边坡工程灾害防治技术研究

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中文摘要：本文以上三高速公路、金丽温高速公路和温州市扶贫开发区边坡等工程灾害的治理研究为基础。通过大量的现场地质调查、现场监测、室内外试验、数值模拟分析等方法，在以下几个方面开展了系统的研究： ①在已有资料和文献调查的基础上，总结了边坡工程灾害的发生机制，分析影响边坡稳定性的主要因素，讨论了边坡失稳破坏的发育规律和力学机制，对边坡变形破坏的基本模式进行分类。 ②开展了基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析，建立有限元边坡稳定性分析的建模方法、参数取值的方法。讨论边坡失稳判据的选择问题。研究各种参数变化对强度折减法的影响规律。从数值分析的结果差别方面，探讨有限元强度折减和传统的极限平衡法及极限分析法的异同。以上三高速公路6#滑坡的工程为背景，详细阐述了有限元法在滑坡变形破坏机理和抗滑桩加固作用机制研究方面的具体应用，通过具体工程实例的分析计算，阐述了有限元强度折减法的特点和优点。 ③研究抗滑桩桩后土拱效应的形成条件，揭示桩土相互作用的方式。分析桩后土拱的形状及其主要因素的影响，建立计算土拱形状的回归方程。讨论影响桩后土拱效应和桩土荷载分担比的主要因素。提出充分利用桩后土拱效应，发挥桩土相互作用有利影响的抗滑桩设计建议。 ④以金丽温高速公路K81高边坡的锚固工程为研究背景，采用三维有限元数值分析的方法，系统研究预应力锚索加固破碎岩质边坡的锚固机理。分析不同外锚结构作用下，坡面和坡体内部的压缩变形和应力扩散规律。从加固机理上阐述锚索框格梁外锚体系加固破碎岩质边坡的力学本质。讨论了锚固设计所关心的预应力锚索的合理间距，预应力锚索框格梁的截面高度，锚索预应力的损失以及预应力锚索的最优锚固角等问题。 ⑤总结边坡滚石灾害的发生机理。建立边坡滚石运动的计算模型，讨论设计计算参数的取值方法。提出边坡滚石灾害综合防治的思路。通过上述这些内容的研究，论文取得了以下一些创新成果：①讨论了有限元强度折减法失稳判据的选择问题。提出失稳判据的选择应Ⅰ和迭代计算方法，应变模式假定以及流动法则等问题相匹配。当采用数值收敛判据时，应利用弧长控制迭代方法，并采用小应变模式。当采用坡面位移突变判据时，应采用大应变假设。计算结果显示，在上述分析结论的基础上，按照有限元强度折减法计算获得的稳定系数与满足全部平衡条件的Spencer法的结果非常接近。 ②提出了边坡稳定性有限元分析的方法体系。阐述了边坡稳定性分析的有限元建模方法、计算参数确定方法等核心技术问题。并以上三高速公路6#滑坡的工程实例分析，阐述了有限元法在边坡变形破坏机理和抗滑桩加固作用机制研究方面的具体方法。 ③系统的研究了抗滑桩桩后土拱的形成过程和影响因素，依据荷载-位移曲线，揭示了桩后土拱的发展可分为三个阶段，并分析了各个阶段内桩周土体中的应力分布和变形的基本特征。 ④在参数敏感性研究的基础上，得出了桩后土拱形状的回归方程，揭示了桩间距对土拱效应起控制作用的力学本质。 ⑤系统研究了破碎岩质边坡预应力锚索加固的机理。分析了预应力作用下坡面和坡体内部的压缩效应和应力扩散规律。提出了预应力锚索的合理间距、预应力锚索框格梁的截面高度的确定方法。 ⑥建立了边坡滚石运动轨迹的计算模型，提出了边坡滚石灾害评价的方法和综合防灾对策。

作者：

吕庆

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关键词：

边坡工程滑坡抗滑桩预应力锚索有限元灾害防治

授予学位：

博士

学科专业：

防灾减灾工程及防护工程

导师：

尚岳全

学位年度：

2006

学位授予单位：

浙江大学

语种：

中文

中图分类号：