复杂溶洞地层中大直径桥桩基础的动力稳定性研究

发布时间：2017-11-02 03:05

  本文关键词：复杂溶洞地层中大直径桥桩基础的动力稳定性研究

  更多相关文章： 串珠状溶洞 地震作用 桩基 安全厚度 动力稳定性分析

【摘要】：我国岩溶发育的地区约占国土面积的1/3,同时我国又是一个地震多发国家,总面积的80%以上处于Ⅵ~Ⅸ度地震区,其中岩溶区占了很大一部分。随着中国经济的发展和西部大开发战略的推进,在岩溶地区进行的铁路、公路桥梁建设日益增多,由于岩溶区的特殊地质情况,使得较小的地震震级容易造成桥梁桩基较为严重的破坏。目前,我国桥梁桩基围岩稳定性的评价理论尚不完善,缺乏对设计和施工的可操作性。尽管对溶洞-桩基共同作用体系的整体稳定性的问题许多专家学者也做过了研究,但是岩溶地区对桩基影响的大部分现有研究成果,为考虑静力作用以及单个溶洞的情况,事实上,岩溶地区溶洞分布较为复杂,通常以串珠状溶洞的形式出现,而目前的桩基础设计规范规定的计算方法并不能对这种相对复杂的溶洞分布情况提供有效的结果。因此,研究串珠状溶洞-桩基共同作用体系在地震作用下的整体稳定性对于指导岩溶地区工程建设,保障交通基础结构的安全与稳定性能,减少经济投资,加快施工进度等都具有较为重大的现实意义。本文采用理论计算与数值模拟相结合的方式,对复杂岩溶地层特别是串珠状溶洞地层中大直径桥桩基础的动力稳定性进行了较为系统深入的研究。论文的主要研究内容和成果如下:(1)对岩溶地区“小震级高烈度”震害特点的原因进行分析,并利用EERA程序模拟岩溶区的地层分布进行地震波反演。将反演之后的地震波时程曲线以及地震波加速度短时均方根曲线与原曲线进行对比分析,探讨造成“小震级高烈度”现象的原因。(2)根据溶洞-桩基体系在静力作用下的稳定性评价方法,利用莫尔库伦准则结合波动理论对不同烈度以及埋深的岩体强度进行分析,并根据弹塑性力学椭圆孔洞平面问题的应力计算公式求解存在溶洞的地层中溶洞周边的应力值。然后对溶洞顶板分别采用冲切、剪切、弯拉三种破坏模式进行分析,得到三种破坏模式下溶洞顶板安全厚度的理论计算公式,并对各公式中的自变量进行单因素敏感性分析。(3)利用Abaqus软件对地震作用下单溶洞-桩基的稳定性进行分析,研究了洞径、桩径、单桩荷载、岩体黏聚力、地震波以及桩基荷载偏心距离等对溶洞顶板安全厚度以及桩端竖向位移的影响,并得到了各单因素与溶洞顶板安全厚度和桩端竖向位移的拟合曲线关系式。然后通过多元线性回归的方法得到溶洞顶板安全厚度和桩端竖向位移与各影响因素的回归模型,并对其进行优化。最后将溶洞顶板安全厚度的回归模型与理论计算公式进行对比分析,验证数值模拟的有效性。(4)利用Abaqus软件对地震作用下串珠状溶洞-桩基的稳定性进行分析,研究了竖向排列双溶洞距离变化和尺寸变化分别对桩基作用溶洞顶板和溶洞底部两种情况的影响。比较了两种自变量的变化对地基内应力状态、位移分布等的影响,分析了在地震作用下桩岩接触面的相对位移以及下部溶洞对顶板安全厚度的影响等情况。
【关键词】：串珠状溶洞 地震作用 桩基 安全厚度 动力稳定性分析
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U443.15
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-14
• 主要符号14-15
• 1 绪论15-23
• 1.1 研究的背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 岩溶区桩基受力性能及稳定性研究现状16-19
• 1.2.2 桩-土相互作用体系的地震响应理论研究现状19-20
• 1.3 本文主要研究内容与技术路线20-23
• 1.3.1 主要研究内容20-21
• 1.3.2 研究方法与技术路线21-23
• 2 岩溶地区的地震特点及地震波反演23-37
• 2.1 引言23-24
• 2.2 岩溶区工程地质及其地基特点分析24-25
• 2.2.1 岩溶地区的工程地质特点24-25
• 2.2.2 岩溶地基的特点25
• 2.3 岩溶区震害特点及原因分析25-27
• 2.3.1 岩溶区地震特点26
• 2.3.2 岩溶区地震特点原因分析26-27
• 2.4 地震波的选取与调整27-29
• 2.4.1 选取地震波的考虑因素27-28
• 2.4.2 地震波的选取28
• 2.4.3 地震波的调整28
• 2.4.4 本文选取的地震波28-29
• 2.5 岩溶区地震波的反演29-36
• 2.5.1 地震波反演的基本理论29-32
• 2.5.2 本文地震波反演32-36
• 2.6 本章小结36-37
• 3 考虑地震效应的溶洞-桩基失效机理研究37-61
• 3.1 引言37-38
• 3.2 静力作用下溶洞-桩基的承载特性及破坏模式38-46
• 3.2.1 岩体强度理论38-40
• 3.2.2 嵌岩桩承载机理40-42
• 3.2.3 溶洞-桩基共同作用体系简化模型42-43
• 3.2.4 溶洞-桩基竖向承载机理与破坏模式43-46
• 3.3 考虑地震效应的溶洞-桩基承载力计算方法46-58
• 3.3.1 岩体在地震作用下的破坏理论46-49
• 3.3.2 地震作用下溶洞-桩基承载力计算方法及顶板安全厚度分析49-58
• 3.4 本章小结58-61
• 4 地震作用下单溶洞-桩基的稳定性及其影响因素数值分析61-89
• 4.1 引言61-62
• 4.2 岩土体破坏准则及溶洞顶板失稳判别方法62-64
• 4.2.1 岩土体屈服准则及弹塑性本构关系62-63
• 4.2.2 溶洞顶板失稳判别方法63-64
• 4.3 溶洞-桩基共同作用体系计算模型建立及参数选取64-70
• 4.3.1 溶洞-桩基共同作用体系模型的建立65-66
• 4.3.2 材料参数选取66
• 4.3.3 溶洞-桩基共同作用体系模型网格划分66-68
• 4.3.4 数值模拟结果分析68-70
• 4.4 影响溶洞顶板安全厚度与桩端竖向位移的主要因素分析70-77
• 4.4.1 洞径对顶板安全厚度和桩端竖向位移的影响71-72
• 4.4.2 桩径对顶板安全厚度和桩端竖向位移的影响72-73
• 4.4.3 单桩荷载对顶板安全厚度和桩端竖向位移的影响73-74
• 4.4.4 岩体黏聚力对顶板安全厚度和桩端竖向位移的影响74-75
• 4.4.5 地震波调幅对顶板安全厚度和桩端竖向位移的影响75-76
• 4.4.6 桩基荷载偏心距对顶板安全厚度和桩端竖向位移的影响76-77
• 4.5 计算结果分析77-88
• 4.5.1 溶洞顶板安全厚度和桩端竖向位移影响因素多元回归分析78-81
• 4.5.2 溶洞顶板安全厚度和桩端竖向位移回归模型优化81-88
• 4.6 本章小结88-89
• 5 地震作用下串珠状溶洞-桩基的稳定性分析89-113
• 5.1 引言89
• 5.2 桩基作用于串珠状溶洞顶板的稳定性分析89-100
• 5.2.1 串珠状双溶洞竖向排列距离变化对整体稳定性影响分析89-96
• 5.2.2 串珠状双溶洞尺寸变化对整体稳定性影响分析96-100
• 5.3 桩基作用于串珠状溶洞底部的稳定性分析100-110
• 5.3.1 串珠状双溶洞竖向排列距离变化对整体稳定性影响分析100-107
• 5.3.2 串珠状双溶洞尺寸变化对整体稳定性影响分析107-110
• 5.4 本章小结110-113
• 6 结论与展望113-115
• 6.1 主要结论113-114
• 6.2 研究展望114-115
• 致谢115-117
• 参考文献117-121
• 附录121
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录121
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目121

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马永利;;桥桩基础施工方案[J];交通世界(建养.机械);2013年08期

2 冯江波,刘绍青;益阳白沙大桥主桥桩基础施工新技术[J];中南公路工程;2002年03期

3 黄踵胜;;国道324线澄海莲阳大桥桩基础施工工艺[J];建筑技术开发;2007年07期

4 雷海军;梁其深;杨吉旺;;复合注浆技术在桥桩基础补强中的应用[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2009年04期

5 杨太华;上海武宁路桥桩基础承载力试验分析[J];中国市政工程;2002年03期

6 杨太华,郑庆华;上海武宁路桥桩基础承载力的试验分析[J];华东公路;2002年04期

7 易贤圣;杨炎华;徐静之;梁晖;;霸王河特大桥桩基础施工工艺及要点[J];内蒙古公路与运输;2007年05期

8 夏俊宝;;高速公路大桥桩基础施工技术要点[J];中国新技术新产品;2010年04期

9 戴建国;李永君;;杭州市江东大桥主桥桩基础的设计[J];上海公路;2010年04期

10 李君;;跨出海通道特大桥桩基础施工技术探讨[J];科技信息;2012年17期

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者 龙亚芳;进一步强化责任 确保大桥按时通车[N];永州日报;2010年

2 袁仁祥 李炳林 本报记者　阎承骏;节日里,快轨工地战犹酣[N];大连日报;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 武丹丹;芜湖长江公路二桥引桥桩基础方案设计与比选研究[D];合肥工业大学;2015年

2 刘治余;复杂溶洞地层中大直径桥桩基础的动力稳定性研究[D];重庆大学;2016年

，

本文编号：1129687