顺向岩质基坑岩拱效应分析与应用研究

发布时间：2017-06-02 19:15

  本文关键词：顺向岩质基坑岩拱效应分析与应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：向下纵向发展地下空间是目前解决城市拥挤现象的重要途径,随之而来,目前全国各地基坑建设工程繁荣发展,其稳定性也成为工程界的研究重点。顺向岩质基坑因为其分布广泛,自身稳定性差,易滑塌等特点,成为当今基坑边坡工程中急需解决的重要课题。由于岩拱效应的产生机理及岩拱效应对基坑边坡的稳定性影响规律没有完全研究清楚,目前对顺向岩质基坑的治理,大多采用现行的规范。而现有规范在制定时,进行了很多假设,没有考虑岩体内部拱效应对基坑边坡稳定性的有利影响,治理方案过于安全,材料选择过于浪费。本文在前人研究的基础上对顺向岩质基坑内部岩拱效应的产生机理及其对基坑稳定性的影响作了进一步的研究,研究成果如下:1顺向边坡在支撑阻力作用下,其下滑分力会向成拱方向发生偏转,转化为有利于边坡稳定的轴向应力,从而在跨中产生岩拱效应。岩拱的失稳破坏主要是弯矩引起的张拉应力超过岩体极限而导致的,多表现为在跨中产生张裂的张裂滑塌破坏。2修改假设条件,改进了前人在推导岩拱轴线公式选取支撑拱脚宽度的方法,在此基础上,推导出了新的岩拱轴线公式。结合工程实例比较新、旧岩拱轴线公式,新的岩拱轴线公式计算结果更接近实际工程数据,适用性更强。3利用控制变量法重点研究岩石强度和基坑宽度对岩拱效应的影响。当其他条件不变时,随着岩石强度逐渐增大,岩石自身能够承受的上部推力逐渐增大,需要岩拱来承担的应力会逐渐变小,因此顺向岩质基坑内部岩拱效应逐渐减弱。当其他条件不变时,随着基坑宽度增大,基坑临空面随之增大,相应的基坑上部顺向岩层产生的下滑推力也增大,岩体内部产生的应力转移越来越大,需要岩拱来承担的应力会逐渐变大,因此顺向岩质基坑内部岩拱效应逐渐增强。4利用ANSYS数值模拟软件分析研究了顺向岩质基坑内部岩拱效应的产生规律以及基坑宽度对岩拱效应的影响;利用FLAC3D研究了滑动带存在条件下的岩拱效应以及滑动带对岩拱效应的影响。5以新的岩拱轴线公式和数值模拟得出的规律为理论基础,在高九路富邦中心J1-J2段基坑边坡的支护设计过程中,考虑了岩拱效应对顺向岩质基坑的有利作用,并给出了相应的设计方案。
【关键词】：岩拱效应 顺向岩质基坑 岩拱产生机理 岩拱轴线公式 优化设计
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 本文研究背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 基坑土拱效应研究现状12-13
• 1.2.2 基坑岩拱效应研究现状13-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-15
• 第二章 顺向岩质基坑破坏模式分析15-26
• 2.1 概述15
• 2.2 顺向岩质基坑类型分类15-16
• 2.3 顺向岩质基坑变形破坏机制16-18
• 2.3.1 顺向岩体变形17
• 2.3.2 顺向岩体破坏17-18
• 2.3.3 顺向岩体基坑变形破坏机制18
• 2.4 顺向岩质基坑岩拱效应产生机制18-21
• 2.4.1 土拱效应产生机制18-19
• 2.4.2 顺向岩质基坑岩拱效应产生机制19
• 2.4.3 土拱与岩拱效应的特性分析19-21
• 2.5 岩质基坑边坡稳定性评估方法21-25
• 2.5.1 工程地质类比法21-22
• 2.5.2 图解法22-23
• 2.5.3 极限平衡法23-24
• 2.5.4 数值分析方法24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 顺向岩质基坑岩拱效应拱轴线研究分析26-48
• 3.1 概述26
• 3.2 顺向岩质基坑岩拱轴线推导26-34
• 3.2.1 已有公式存在的不足26
• 3.2.2 基本假定条件26-28
• 3.2.3 岩拱水平反力的计算28-30
• 3.2.4 岩拱截面弯矩方程的确定30-31
• 3.2.5 拱圈厚度的计算31-32
• 3.2.6 顺向岩质基坑岩拱轴线公式的确定32-34
• 3.3 岩拱轴线公式实例计算34-38
• 3.3.1 重庆市丰都县大耳山西侧采矿基坑34-36
• 3.3.2 重庆市北部新区第一人民医院门诊综合大楼南东侧基坑边坡36-38
• 3.4 岩拱轴线经验公式影响因素研究38-46
• 3.4.1 岩石抗压强度对岩拱效应的影响38-43
• 3.4.2 基坑宽度对岩拱效应的影响43-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 顺向岩质基坑岩拱效应数值分析48-68
• 4.1 概述48
• 4.2 岩拱效应的数值分析方法48-51
• 4.2.1 有限单元法（FEM）概述48-49
• 4.2.2 有限元法用于基坑边坡稳定性分析优点49-50
• 4.2.3 数值分析软件简介50-51
• 4.2.4 数值模型建立及分析方法51
• 4.3 岩拱效应数值分析模型的建立51-53
• 4.3.1 计算模型选取51-52
• 4.3.2 模型主要物理力学参数取值52
• 4.3.3 模型的确定52-53
• 4.4 岩拱效应的数值模拟分析53-67
• 4.4.1 岩拱效应对边坡稳定性的影响53-57
• 4.4.2 基坑边坡内部岩拱效应变化规律57-61
• 4.4.3 基坑宽度对岩拱效应的影响61-63
• 4.4.4 滑动带对岩拱效应的影响63-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 岩拱效应在实际工程中的应用68-74
• 5.1 概述68
• 5.2 工程及地质条件概况68-69
• 5.2.1 工程概况68
• 5.2.2 自然地质及构造概况68-69
• 5.2.3 地层岩性和水文地质条件69
• 5.3 基坑基本特征及稳定性评价69-71
• 5.3.1 基坑概况69
• 5.3.2 设计参数69-70
• 5.3.3 稳定性评价70-71
• 5.4 结合岩拱效应进行方案设计71-73
• 5.5 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 主要结论74-75
• 6.2 进一步研究方向75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻读学位期间取得的研究成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 朱碧堂,温国炫 ,刘一亮;基坑开挖和支护中土层拱效应的理论分析[J];建筑技术;2002年02期

2 黄治云;张永兴;董捷;;岩体拱效应与抗滑桩合理桩间距分析[J];铁道学报;2013年03期

3 李明明;程雪松;郑刚;;基坑排桩桩间土拱效应的颗粒流模拟研究[J];三峡大学学报(自然科学版);2012年01期

4 王树旺;;基于土拱效应的基坑桩间土压力及拱效应存在形式分析[J];岩土工程界;2006年10期

5 路德春;曹胜涛;杜修力;张佩;;平面应变条件下的土拱效应[J];岩土工程学报;2011年S1期

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1 王杰;考虑土拱效应的挡墙土压力理论研究[D];浙江大学;2014年

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本文编号：416292