双排桩多层土拱效应传力特性研究

发布时间：2017-09-21 06:33

  本文关键词：双排桩多层土拱效应传力特性研究

  更多相关文章： 组合式双排抗滑桩 多层土拱效应 力学模型 宏-细观效应 地质力学模型试验

【摘要】：双排桩(组合式双排抗滑桩)由于其具有抵抗滑坡推力大,桩顶位移小,桩身应力分布合理等优点,被逐渐应用于大型滑坡治理中。虽然其具有较好的支挡效果,但关于其支挡机理的认识却处于起步阶段,系统的分析研究双排桩的支挡机理对组合式双排抗滑桩的推广应用具有较好的促进作用。而土拱效应作为抗滑桩支挡机理的重要研究内容,对其进行分析探讨对双排桩的支挡机理的研究具有十分重要的意义。本文依托国家自然科学基金“基于桩土作用效应的h型抗滑桩全过程受力机理与试验研究(NO.51408086)”,重庆市研究生科研创新基金“双排桩多层土拱传力特性与试验研究(NO.CYS14165)”。对双排桩的土拱效应传力特性进行理论探讨、模拟分析和物理模型试验,希望组合式抗滑桩的推广应用提供部分依据。本文针对双排桩多层土拱效应传力特性开展以下工作:(1)建立双排桩多层土拱效应的力学模型。借鉴传统抗滑桩土拱效应研究思路,分析双排桩前、后排桩处所形成土拱类型,并根据其性质进行分类;建立每种类型的土拱的力学模型,确定其合理拱轴线形式、拱脚处的破坏机制,最终得到不同桩间距下不同类型土拱所能承载的极限荷载和拱轴线矢高。根据土拱力学模型,对双排桩的合理桩间距,合理前、后排桩间距,滑坡推力在前、后排桩的分配以及前排桩桩前土抗力等相关因素的力学计算公式进行分析推导,并进行实例验证。(2)建立双排桩多层土拱效应模拟分析模型。为了可以更加科学的对双排桩多层土拱效应进行模拟分析,本文从宏观和细观角度建立双排桩多层土拱效应分析模型。从宏观角度,采用基于连续介质的有限差分软件FLAC对双排桩多层土拱效应的形成-发育过程进行模拟分析,对相关影响因素(如:粘聚力、内摩擦角、弹性模型、泊松比和桩土的接触面的性质,桩间距等)进行分析探讨。从细观角度,采用基于离散元的颗粒流软件PFC对双排桩的多层土拱效应的形成-发育过程进行分析研究,对相关影响因素(如:土颗粒见的摩擦系数、孔隙率、桩间距等)进行分析探讨。(3)进行双排桩多层土拱效应传力特性模型试验。通过前期研究和试验,建立三维地质力学模型试验平台,并设计组合式双排模型桩放置于地质模型中,并在桩背和桩身周围关键部位埋设土压力传感器,监测在加载过程中桩周土压力的数值及其变化。通过埋设在前、后排桩桩背侧的传感器监测前、后排桩土压力的变化趋势和差异性,并对其发展变化和差异性规律进行归纳分析。通过埋设在前、后排桩桩周的传感器监测双排桩桩后土压力的规律,并以此研究分析双排桩桩后土拱效应的存在及其发展变化趋势。同时,对双排桩的支挡效果进行分析。
【关键词】：组合式双排抗滑桩 多层土拱效应 力学模型 宏-细观效应 地质力学模型试验
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22;TU473.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 土拱效应的发展历程及研究现状11-14
• 1.2.1 土拱效应的发展历程11
• 1.2.2 土拱效应的理论研究现状11-12
• 1.2.3 土拱效应的试验研究现状12-13
• 1.2.4 土拱效应的数值模拟现状13-14
• 1.2.5 双排桩土拱的研究现状14
• 1.3 关于本文取双排桩土拱效应进行研究的说明14-15
• 1.4 本文主要的研究内容及技术路线15-18
• 1.4.1 本文的主要研究内容15-17
• 1.4.2 本文的主要技术路线17-18
• 第二章 双排桩多层土拱效应分析及计算理论研究18-28
• 2.1 组合式抗滑桩土拱类型及前排桩桩前土抗力分析18-19
• 2.1.1 双排桩段土拱类型18-19
• 2.1.2 双排桩桩前土抗力19
• 2.2 两种类型土拱计算模型19-23
• 2.2.1 基本假定19-20
• 2.2.2 合理拱轴线分析20-21
• 2.2.3 端承拱力学计算模型21-22
• 2.2.4 摩擦拱力学计算模型22-23
• 2.3 双排桩桩其他相关因素计算23-24
• 2.3.1 双排桩前后排桩间距分析23-24
• 2.3.2 双排桩桩间距分析24
• 2.4 滑坡推力在前后排桩的分配24-25
• 2.4.1 前排桩桩前无抗力24
• 2.4.2 前排桩桩前有抗力24-25
• 2.5 前排桩桩前土抗力分析25
• 2.6 算例分析25-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第三章 双排桩多层土拱效应数值分析研究28-55
• 3.0 基础理论28
• 3.0.1 宏观基本计算理论28
• 3.0.2 细观基本计算理论28
• 3.1 计算模型28-30
• 3.1.1 FLAC计算模型28-29
• 3.1.2 PFC计算模型29-30
• 3.2 双排桩多层土拱效应的宏观分析30-46
• 3.2.1 双排桩土拱的形成与发育30-34
• 3.2.2 滑坡推力对双排桩土拱效应的影响34-36
• 3.2.3 土体性质对双排桩土拱的影响36-42
• 3.2.4 双排桩间距对土拱效应的影响42-45
• 3.2.5 接触面的性质对土拱效应的影响45-46
• 3.3 双排桩多层土拱效应细观分析46-53
• 3.3.1 土拱效应分析46-49
• 3.3.2 双排桩土拱效应影响因素分析49-53
• 3.4 本章小结53-55
• 第四章 双排桩多层土拱效应传力特性模型试验55-71
• 4.1 试验设计55-60
• 4.1.1 试验设备55-58
• 4.1.2 试验模型58-60
• 4.2 结果分析60-70
• 4.2.1 组合式抗滑桩桩后土压力分析60-66
• 4.2.2 组合式抗滑桩桩后土拱效应分析66-69
• 4.2.3 组合式抗滑桩支挡效果分析69-70
• 4.3 结论70-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71
• 5.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果78

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本文编号：892944