基于强度折减法的岩质边坡稳定性分析及加固方案设计

发布时间：2019-08-05 08:14

【摘要】：随着我国基础工程建设布局的全面展开,岩质边坡工程在我国工程建设中所占比重逐年增大,在山地城市建设、公路、铁道、水利、矿山和国防等建设工程中十分常见。由于岩质边坡与周边环境、人类活动联系密切,其可靠性会直接影响到建筑主体工程的可行性论证、经济指标和正常使用。目前,由于对岩质边坡破坏机制的认识尚未完全,一方面,岩质边坡所引发的失稳事故,危及到了人民的生命财产,包含巨大的潜在危险;另一方面,若设计得过于保守,将使得边坡工程的造价过高,造成社会资源的浪费。因此,加强对于建筑岩质边坡的稳定性及其控制方法的研究具有充足的必要性。本文从强度折减法的基本原理出发,结合有限元数值模拟的计算方法,针对某边坡工程实例进行了稳定性分析,并提出了相关的加固方案。论文的主要工作总结如下:1.基于强度折减法的基本原理,阐述了其在有限元数值分析软件中的实现。其中包括强度折减法的理论基础、在工程应用中本构模型的选取以及边坡整体失稳判据的选取,并提供了一个简单算例以支持此类方法在岩质边坡工程中应用的可行性。2.阐述了抗滑桩支护、锚杆支护、喷射混凝土防护及植被防护四种加固结构的作用机理,并结合工程的经济性和施工难易程度,选取锚杆喷射混凝土对本边坡工程进行加固。进一步地,对锚杆喷射混凝土加固结构的设计进行了一般方法的讨论。3.对于某岩质边坡工程,使用强度折减的理论方法,运用有限元数值模拟的计算方式,对边坡的稳定性进行分析与评价。由计算可得出危险滑移面及其对应的稳定性系数,依据《建筑工程边坡技术规范》(GB50330-2013)中关于边坡稳定性状态划分的要求,将该岩质边坡划分为不稳定边坡,提出对其加固的必要性。4.运用边坡稳定分析系统对该工程边坡的稳定性系数进行计算。考虑到边坡稳定分析系统中是通过自动搜索危险滑移面并进行试算的方法确定滑移面,具有一定的随机性。因此,参照有限元数值模拟计算的结果,对边坡稳定分析系统计算所得到的滑移面及其相应的稳定性系数进行了统一。并在此基础上,依据相关规范,对该岩质边坡进行了锚杆喷射混凝土的加固设计。5.根据所提出的设计方案,运用基于随机滑移面试算法的边坡稳定分析计算系统和基于有限元法的数值模拟程序,对比分析了加固前后该岩质边坡滑移面及相应稳定性系数的变化情况,分析结果表明:经过文本提出的锚杆喷射混凝土加固方案对岩质边坡工程进行加固后,该岩质边坡工程达到了相对安全的状态。
【图文】：

基于强度折减法的岩质边坡稳定性分析及加固方案设计刘柞秋、周翠英等将强度折减法应用于土质边坡稳定及加固边坡的弹塑性有限，提出了以某一幅值的总等效塑性应变区，从坡脚到坡顶贯通时为边坡破坏的标据边坡临界破坏时的等效塑性应变区确定滑动面位置，对东深供水改造工程中定性分析及加固进行了计算研究。岩质边坡加固方法概述岩土加固技术是近代岩土工程领域的一个新的重要分支，在岩土工程中得到了用，并取得了巨大成功。目前，比较常见的岩质边坡加固方法主要包括支护方方法两大类。支护方法包括：锚杆支护、抗滑桩支护、抗滑挡土墙、灌浆加固载、锚杆框架地梁等；防护方法包括绿色生态防护、工程防护、综合防护、排，如图 1.4 所示。

基于强度折减法的岩质边坡稳定性分析及加固方案设计

18图 2.1 有限元强度折减法示意图目前来说，众多学者对于强度折减法的研究表明，它具有如下的优点[17]343：1．可对具有复杂土层的边坡进行计算与分析；2．考虑了岩土体的本构关系，以及变形对应力的影响；3．能够模拟岩质边坡的失稳过程及其滑移面形状，滑移面大致在水平位移突变塑性变形发展严重的部位；4．能够模拟岩质边坡与支护的共同作用；5．求解稳定性系数时，，可以不需要假定滑移面的形状，也无需进行条分。有限元强度折减法在国外使用得较早，但由于当时的力学概念还不十分明确，到计算程序及计算精度的影响，因而这种方法在我国起步得较晚。近年来，随软件和硬件的发展，强度折减法在我国又有了新的发展[23-25]。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU457

【参考文献】