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预应力锚索加固机理有限元分析及工程应用

作　者: 魏雪斐
导　师: 涂兴怀
学　校: 西华大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 预应力锚索边坡稳定 EMU软件有限元
分类号: TV223.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

边坡稳定性问题涉及矿山工程、道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域。边坡的稳定性受诸多因素的复合作用,各因素对边坡稳定性的影响程度决定了边坡工程的复杂性、不确定性和模糊性,能否正确评价其稳定性是确保工程安全和降低建设费用的关键环节。近年来,随着我国基础建设的大力发展,边坡稳定性的研究及其维护显得越来越重要。高边坡特别是岩质高边坡的稳定性分析与研究也越来越受到重视。其中预应力锚索加固技术在提高边坡稳定性中发挥着重要的作用,它能充分发挥岩体的自承能力,调节和提高岩土的自身强度和自稳能力,减轻支护结构的自重,节约工程材料,保证施工期的安全与稳定,具有显著的经济和社会效益。本文以典型的大渡河泸定水电站3#泄洪洞进、出口边坡为例,首先,采用岩质边坡分析软件EMU计算在无支护开挖和采用预应力锚索加固后边坡的稳定安全系数,分析计算所得稳定安全系数的变化规律,评价边坡的稳定性。为了更好的分析预应力锚索的加固机理,采用加锚节理岩体有限单元法中的等效力学模型和离散力学模型,分别对无支护条件及有支护条件下3#泄洪洞进、出口边坡的施工开挖进行有限元模拟计算,分析施工开挖过程中边坡位移和应力分布规律。最后,将数值模拟计算的位移与实测位移进行对比分析发现:数值模拟计算的位移与实测位移较吻合。从而可以进一步地验证两种模型的准确性与合理性,为工程设计和施工方案提供一定的参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题研究的背景、目的和意义  8-9
    1.1.1 课题研究的背景  8
    1.1.2 问题的提出和课题研究的意义  8-9
  1.2 国内外岩质边坡预应力锚索的研究现状  9-10
    1.2.1 国内外预应力锚索技术的发展  9
    1.2.2 岩质边坡中预应力锚索的理论研究及发展  9-10
  1.3 本文的主要研究内容  10-12
2 基于岩质边坡稳定分析EMU 软件的边坡稳定分析  12-26
  2.1 EMU2005 的基本原理  12-14
    2.1.1 岩质边坡稳定性分析程序EMU2005 简介  12
    2.1.2 边坡稳定分析的能量法  12-13
    2.1.3 EMU2005 模型的构建  13-14
  2.2 EMU 软件对大渡河泸定水电站3#泄洪洞进出口边坡稳定分析  14-24
    2.2.1 工程概况  14
    2.2.2 3#泄洪洞出口边坡初始计算条件  14-16
    2.2.3 3#泄洪洞出口边坡稳定计算  16-19
    2.2.4 3#泄洪洞进口边坡初始计算条件  19-21
    2.2.5 3#泄洪洞进口边坡稳定计算  21-24
  2.3 本章小结  24-26
3 预应力锚索数值模拟方法  26-35
  3.1 后续张拉补偿法  26
  3.2 复合杆单元法  26
  3.3 改进的加锚节理岩体有限单元法  26-33
    3.3.1 加锚节理岩体等效力学流变模型  27-28
    3.3.2 坐标与转换  28-30
    3.3.3 加锚节理岩体各组分的隐式弹粘塑性本构关系  30-31
    3.3.4 加锚节理岩体等效隐式弹粘塑性本构关系  31-32
    3.3.5 加锚节理岩体离散力学模型  32-33
    3.3.6 离散力学模型锚固件的弹粘塑性本构关系  33
  3.4 本章小结  33-35
4 3#泄洪洞出口边坡开挖稳定性分析  35-50
  4.1 初始计算模型  35-40
  4.2 等效力学模型的模拟计算  40-43
  4.3 离散力学模型的模拟计算  43-46
  4.4 位移结果分析  46-50
5 3#泄洪洞进口边坡开挖稳定性分析  50-64
  5.1 初始计算模型  50-54
  5.2 等效力学模型的模拟计算  54-58
  5.3 离散力学模型的模拟计算  58-60
  5.4 位移结果分析  60-64
结论  64-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  69-70
致谢  70-71

预应力锚索加固机理有限元分析及工程应用

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