岩溶塌陷区安全警戒距离及水平加筋处治机理研究

发布时间：2017-11-01 21:09

  本文关键词：岩溶塌陷区安全警戒距离及水平加筋处治机理研究

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【摘要】：岩溶土洞发育区常常发生塌陷事故,各种土洞向上发展突然形成塌陷,事前无明显征兆,可造成严重的危害。因此具有变形预警功能的水平加筋方法在国外潜在塌陷区应用广泛,但现有研究注重对加筋体的承载和受力特性的研究,对加筋体变形机理开展很少。本文首先研究了塌陷区土洞临界稳定坡角及安全警戒距离确定方法,然后分析了水平加筋体的荷载特性,最后采用室内实验和数值模拟的方法,对水平加筋的变形机理进行了研究,主要完成了以下工作:首先,鉴于目前国内外尚无合理的计算塌陷土洞安全距离的成果,本文采用FLAC2D数值计算方法,考虑土洞的圆形空间效应,采用坡度折减法,分析了塌陷后土洞内壁的临界稳定坡角,得到塌陷后土洞的安全警戒距离的推荐值。其次,分析了现有的三种加筋体上覆荷载分布模式,利用现有平面问题的假设下的加筋体临空段位移方程计算各分布模式下的临空段位移曲线。将得到的位移分布图与现场沟渠试验结果进行对比,研究得到了实际荷载分布应该是更加贴近的水平加筋体荷载分布模式。第三,开展了水平加筋体活门室内模型实验,研究了水平加筋处治后的土洞塌陷的全过程,得到填土表面沉降、水平加筋体中心沉降与填土高度的变化关系和加筋体内部应变分布。第四,采用FLAC3D数值建模方法,以室内模型试验为原型建立了空间数值模型,将得到的数据结果与室内试验进行对比,分析了填土高度、土洞跨径、加筋体弹性模量和土体内摩擦角等参数对加筋体变形的影响,探究了水平加筋技术处治岩溶土洞塌陷的变形机理。
【关键词】：岩溶 路基塌陷 水平加筋 安全警戒距离 空间效应 数值分析
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU478;P642.25
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景和意义10-13
• 1.1.1 溶洞土洞特征10-11
• 1.1.2 溶洞土洞塌陷的危害及预防11-13
• 1.2 塌陷区处治方法的研究概况13-16
• 1.2.1 岩溶土洞塌陷研究概况13
• 1.2.2 岩溶土洞塌陷常用处治方法13-14
• 1.2.3 水平加筋处治塌陷国内外研究现状14-16
• 1.2.4 现有研究的不足16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 塌陷土洞临界坡角及安全警戒距离研究18-31
• 2.1 概述18-20
• 2.2 土洞内壁临界坡角计算方法20-27
• 2.2.1 数值计算软件基本原理20-25
• 2.2.2 几何模型25
• 2.2.3 计算方法25-26
• 2.2.4 计算方法验证26-27
• 2.3 一般塌陷土洞的临界稳定坡角27-28
• 2.4 塌陷土洞的安全距离计算28-29
• 2.5 小结29-31
• 第3章 塌陷区水平加筋体处治方法荷载特性研究31-42
• 3.1 岩溶塌陷的塌陷机理31-33
• 3.1.1 形成条件31
• 3.1.2 塌陷过程31-32
• 3.1.3 致塌模式32-33
• 3.2 塌陷地基的水平加筋处治方法33-34
• 3.3 塌陷后水平加筋体荷载分布可能模式34-37
• 3.3.1 均布荷载分布模式34-36
• 3.3.2 非均布荷载分布模式36-37
• 3.4 塌陷区水平加筋体荷载分布模式37-41
• 3.4.1 荷载下水平加筋体变形微分方程37-39
• 3.4.2 不同荷载分布模式下加筋体变形解答39-40
• 3.4.3 水平加筋体荷载分布模式40-41
• 3.5 小结41-42
• 第4章 水平加筋体变形特性活门实验研究42-52
• 4.1 概述42
• 4.2 水平加筋处治塌陷地基活门实验方案42-45
• 4.2.1 方案设计42-43
• 4.2.2 实验材料43
• 4.2.3 实验装置43-45
• 4.3 试验过程45-46
• 4.4 试验结果分析和讨论46-50
• 4.4.1 土洞塌陷沉降与填土高度的变化关系47-48
• 4.4.2 土洞塌陷对加筋体单向应变分布的影响分析48-49
• 4.4.3 土拱效应对加筋体承受上覆荷载的影响49-50
• 4.5 小结50-52
• 第5章 塌陷区水平加筋体变形机理数值模拟研究52-67
• 5.1 概述52
• 5.2 塌陷区水平加筋处治方法数值分析模型52-58
• 5.2.1 三维数值计算基本理论52-55
• 5.2.2 数值模型55-58
• 5.3 数值模拟方法校核58-60
• 5.4 荷载模式分析60-61
• 5.5 水平加筋体变形机理分析61-66
• 5.5.1 填土高度对土洞塌陷影响分析61-63
• 5.5.2 土洞跨径对土洞塌陷的影响分析63-64
• 5.5.3 加筋体弹性模量对土洞塌陷的影响分析64-65
• 5.5.4 土体内摩擦角对土洞塌陷的影响分析65-66
• 5.6 小结66-67
• 结论与展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 附录A（攻读学位期间发表的学术论文）74

【参考文献】

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本文编号：1128524