抗滑桩加固三维平台边坡地震稳定性分析

发布时间：2020-04-02 11:45

【摘要】：近几十年来,边坡工程是岩土工程学科的重要研究课题并受到学者们的持续关注。边坡发生滑塌破坏时,地震是其主要诱因之一。而当边坡稳定性不足、有潜在的滑塌风险时,常需对其进行加固处理,而抗滑桩已被证实为一种常用而有效的加固手段。本文以抗滑桩加固的三维平台边坡作为研究对象,并基于极限分析上限定理,分析了三维平台边坡的地震稳定性。本文的主要研究内容具体如下:(1)采用拟静力方法探究抗滑桩加固的三维平台边坡的地震稳定性。构建抗滑桩加固三维平台边坡的“牛角型”破坏机理,并基于极限分析和强度折减原理求出抗滑桩加固三维平台边坡的最小安全系数。经参数分析,求出地震力、抗滑桩位置、抗滑桩结构参数、边坡倾角、相对宽高比及平台宽度等因素对三维平台边坡安全系数的影响规律。绘制稳定性图表,为地震条件下三维平台边坡的加固设计提供参考。最后结合实际工程,为三维平台边坡的抗震设计提供指导。(2)运用Newmark滑块位移方法探究抗滑桩加固的三维平台边坡的地震稳定性。首先,基于极限分析上限定理,求出平台边坡屈服加速度系数k_c的显性表达式。经参数分析,探究各因素对屈服加速度系数k_c的影响规律。然后通过力矩平衡方程推导出滑动块体滑动时的角加速度,将其二次积分求出三维平台边坡的最终地震位移。最后,结合实际算例,分别选取了三个地震记录来计算抗滑桩加固三维平台边坡的地震位移,探究地震荷载对三维平台边坡稳定性的影响规律,为三维平台边坡的抗震设计提供参考。(3)运用正交设计原理分别探究在拟静力方法及Newmark滑块位移方法下抗滑桩加固三维平台边坡稳定性各影响因素的敏感性分析。以抗滑桩加固的两台阶三维平台边坡为例,设计影响地震条件下抗滑桩加固的三维平台边坡稳定的各因素的正交实验,并对其进行敏感性分析。在拟静力及Newmark滑块位移方法下,分别求出影响三维平台边坡地震稳定性的敏感性顺序。结合工程实践给出相应的工程建议。
【图文】：

果边坡的稳定性不足存在较高的滑塌风险时，就有必要对其加固处理。抗滑桩加固边坡能充分利用有限的土地资源、不干扰边坡的平衡并且易于施工。鉴于抗滑桩加固边坡的种种优点，它已被广泛运用于边坡的加固设计（抗滑桩受力如图1.1所示）。然而，现有文献中还很少有人探究地震荷载作用下抗滑桩加固的三维边坡的稳定性。调查显示，地震频发地区许多抗滑桩加固边坡受到了一定程度的破坏（如图1.2所示）。一方面是因为地震荷载本身的复杂性，另一方面由于岩土结构及其它因素的混合，使得抗滑桩加固边坡的抗震研究成为世界性难题。只有了解地震条件下边坡发生滑塌破坏时的产生机理、认识抗滑桩加固边坡时的受力特点，才能采取有效措施对地震条件下的边坡进行抗滑桩加固设计。因此，研究地震条件下抗滑桩加固的三维平台边坡的稳定性对于我国有效防止地震荷载引发的边坡失稳等相关地质灾害有着重要的价值。1.2 地震条件下边坡稳定性分析现状在研究地震荷载作用下边坡的稳定性时，大多数学者是从边坡的安全系数，或者是从影响边坡安全系数的各种因素着手分析地震条件下边坡的稳定性。为了更直观的表示在地震条件下边坡的稳定情况，一些学者通过求得边坡在地震后的永久位移来判断边坡的稳定性能。在研究地震条件下边坡的稳定性时

固边坡的种种优点，它已被广泛运用于边坡的加固设计（抗滑桩受力如图1.1所示）。然而，现有文献中还很少有人探究地震荷载作用下抗滑桩加固的三维边坡的稳定性。调查显示，地震频发地区许多抗滑桩加固边坡受到了一定程度的破坏（如图1.2所示）。一方面是因为地震荷载本身的复杂性，另一方面由于岩土结构及其它因素的混合，使得抗滑桩加固边坡的抗震研究成为世界性难题。只有了解地震条件下边坡发生滑塌破坏时的产生机理、认识抗滑桩加固边坡时的受力特点，，才能采取有效措施对地震条件下的边坡进行抗滑桩加固设计。因此，研究地震条件下抗滑桩加固的三维平台边坡的稳定性对于我国有效防止地震荷载引发的边坡失稳等相关地质灾害有着重要的价值。1.2 地震条件下边坡稳定性分析现状在研究地震荷载作用下边坡的稳定性时，大多数学者是从边坡的安全系数，或者是从影响边坡安全系数的各种因素着手分析地震条件下边坡的稳定性。为了更直观的表示在地震条件下边坡的稳定情况，一些学者通过求得边坡在地震后的永久位移来判断边坡的稳定性能。在研究地震条件下边坡的稳定性时，目前最常用的理论方法主要有拟静力方法、拟动力方法和Newmark滑块位移方法。1.2.1 拟静力方法拟静力方法通常是将复杂的地震力效应分别等效为水平和竖直方向的两个静态力作用。该静态力与土体重力的比值分别以水平和竖直方向地震力系数hk 、vk表示。当运用拟静力方法分析边坡的地震稳定性时，它不考虑地震荷载的时间效应
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU472

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本文编号：2611908