基于位移分析的滑坡渐进破坏模型研究

发布时间：2017-09-26 01:13

  本文关键词：基于位移分析的滑坡渐进破坏模型研究

  更多相关文章： 滑坡 渐进性 应变软化 锚拉抗滑桩 桩 土相互作用

【摘要】：中国是一个地质灾害频发的国家,特别是上世纪80年代以来,随着经济建设的高速发展以及自然气候因素的影响,滑坡、泥石流等地质灾害现象呈逐年加重趋势。现有的边坡稳定性分析方法均建立在极限平衡理论基础上,不能考虑边坡渐进性破坏的过程。抗滑桩尤其锚拉抗滑桩是治理大型滑坡行之有效的支挡结构,但其工作机理与计算方法仍有待更深入的研究。本文采用“文献阅读—数值模拟—理论模型—数据分析”的研究思路,以“一根主线、两个着眼点”开展本文的研究。在对滑坡基于位移的渐进性破坏模型和基于桩周土体位移的锚拉抗滑桩计算模型进行深入研究后,取得了以下创新性研究成果:1为考虑位移因素对于滑坡渐进性发育的影响,引入滑动面t-D本构模型,基于Janbu法的基本原理,提出一个新的能够考虑滑带土抗剪能力与剪切位移关系的滑坡稳定性简化评价方法。推导了该方法的计算公式,给出了其迭代计算思路,并编制Matlab程序。2本文从安全系数的本义出发,提出了局部稳定性系数的定义,将滑动面上的不同点分为稳定、欠稳定、不稳定三种状态,进而可以有效的模拟边坡从开始破坏到最终滑动面贯通的发育过程,并且实现了坡体位移与安全系数之间的一一对应的定量关系,为实现滑坡的危险预警预报奠定了基础。3将抗滑桩全桩视为弹性地基梁,分两阶段建立基于桩周土体位移的桩 土相互作用力学控制方程组。应用桩顶初参数法推导桩身力学响应数学解析表达式,并编制Matlab计算程序对桩身内力和位移进行计算。应用以上研究成果,结合数值模拟、模型实验和工程实例进行数据分析后得出以下主要结论:1应变软化边坡的安全系数不仅取决于土的峰值抗剪强度指标,还与其剪应力-剪切位移关系密切相关,基于峰值强度的极限平衡条分法应用于实际工程是偏于危险的。2提出了推移式滑坡的渐进破坏模型,即推移式滑坡在变形破坏过程中滑坡后缘往往处于破坏状态,滑坡前缘处于峰值应力前状态,沿着滑面可以划分为:不稳定区、临界状态、稳定区,且随着变形的累积,临界状态慢慢地向前移动。3仅依靠桩背后岩土体介质性质选用滑坡推力分布形式的经验方法对锚索桩的设计是不合理的,设计中还应该考虑到初始张拉力、锚索刚度、锚索位置的影响,锚索的初始张拉力、锚索刚度的增大都会使滑坡推力的作用点增高。4在巨大的锚索拉力作用下,桩向坡体内侧挠曲变形,对桩后滑土体产生迎滑动方向“反推”的一种主动支护作用,同时也产生了数量可观的反向弯矩,这些在抗滑桩设计中都是不可忽视的。5作用于支护结构上的滑坡推力不再遵循由极限平衡理论计算得到极限状态滑坡推力,而是一个考虑滑坡渐进性破坏过程,且与锚索初始张拉力及刚度、抗滑桩刚度、岩土体力学性质等因素密切相关。6滑坡推力分布形式对桩身弯矩的影响很大,而这在锚拉桩的设计计算中又是难以把握的。基于桩周土体位移的计算方法无须假定推力的分布形式,完全依靠桩 土 锚索相互作用自身调节滑坡推力的分布。
【关键词】：滑坡 渐进性 应变软化 锚拉抗滑桩 桩 土相互作用
【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】：P642.22
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-13
• 主要符号13-15
• 1 绪论15-23
• 1.1 问题的提出及研究意义15-16
• 1.2 国内外研究历史及现状16-21
• 1.2.1 推移式滑坡渐进式破坏研究现状16-18
• 1.2.2 锚拉抗滑桩计算理论研究现状18-21
• 1.3 本文的主要研究内容、技术路线21-23
• 1.3.1 研究内容21
• 1.3.2 技术路线21-23
• 2 锚拉抗滑桩与推移式滑坡相互作用数值模拟研究23-39
• 2.1 推移式滑坡基本特征23-26
• 2.1.1 推移式滑坡力学成因机制23-25
• 2.1.2 推移式滑坡形成条件25-26
• 2.2 基于位移加载的桩-土相互作用数值计算模型的建立26-29
• 2.2.1 数值概化模型建立的原则26
• 2.2.2 计算模型与参数26-29
• 2.2.3 计算过程说明29
• 2.3 普通抗滑桩桩土反应分析29-32
• 2.4 锚索抗滑桩桩土反应分析32-38
• 2.4.1 初始张拉力产生的预加固作用32-34
• 2.4.2 初始张拉力对滑坡推力产生的影响34-35
• 2.4.3 锚索刚度对滑坡推力的影响35-36
• 2.4.4 在位移作用下锚拉抗滑桩桩土回应全过程分析36-38
• 2.5 结论38-39
• 3 推移式滑坡渐进破坏模型研究39-67
• 3.1 概述39-40
• 3.2 滑动面剪切应力-剪切位移本构模型研究40-44
• 3.2.1 卢应发所提出的节理本构理论41-43
• 3.2.2 滑带土特性对滑坡发育的影响43-44
• 3.3 考虑位移效应的推移式滑坡渐进破坏演化模型44-56
• 3.3.1 渐进式滑坡位移与时间关系的曲线特征44-46
• 3.3.2 沿滑面剪切位移分析模型46-48
• 3.3.3 基于位移分析的Janbu法48-56
• 3.4 算例分析56-66
• 3.4.1 滑动面剪切应力-剪切位移本构模型适用性分析56-60
• 3.4.2 基于位移分析Janbu法算例60-66
• 3.5 结论66-67
• 4 基于桩周土体位移的锚拉抗滑桩计算理论67-97
• 4.1 概述67
• 4.2 锚拉抗滑桩体系桩土相互作用位移法计算模型67-76
• 4.2.1 弹性桩桩土相互作用及水平地基系数随深度变化规律67-70
• 4.2.2 桩底约束条件与计算宽度70-71
• 4.2.3 自由土体位移模式假设71-72
• 4.2.4 基于位移法的锚拉抗滑桩两阶段受力分析模型72-76
• 4.3 桩土相互作用位移法控制方程组的求解76-84
• 4.3.1 弹性抗滑桩初参数法76-78
• 4.3.2 虚点法78-79
• 4.3.3 桩土相互作用控制方程组的求解79-84
• 4.4 杆系有限单元法计算抗滑桩基本原理84-89
• 4.4.1 桩的离散化84-85
• 4.4.2 单元分析85-88
• 4.4.3 整体分析88-89
• 4.5 算例分析89-95
• 4.5.1 算例一89-90
• 4.5.2 算例二90-95
• 4.6 结论95-97
• 5 结论与展望97-101
• 5.1 全文总结97-98
• 5.2 本文主要创新点98
• 5.3 进一步研究的展望98-101
• 致谢101-103
• 参考文献103-109
• 附录109
• A. 作者在攻读硕士期间发表的论文题目109

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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5 卢应发;杨丽平;刘德富;;一种新的节理本构模型及几种新的滑坡稳定系数计算方法[J];岩石力学与工程学报;2013年12期

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2 肖淑君;锚拉抗滑桩设计计算理论和试验研究[D];湖南大学;2008年

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本文编号：920630