考慮錨桿預應力作用的錨固邊坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、巖土邊坡的失穩(wěn)破壞一直是巖土工程建設中經(jīng)常遇到的主要災害之一，正確評價邊坡的穩(wěn)定性，防忠于未然，對于確保生產(chǎn)建設與人民生命財產(chǎn)安全有著重要意義。預應力錨桿支護結構、框架預應力錨桿支護結構、土釘復合錨桿支護結構作為新型錨固結構，盡管已在工程實踐中得到廣泛應用，但目前在許多理論和應用上，仍存在許多問題。本文依托國家科技支撐計劃項目:《白龍江流域滑坡泥石流工程防治技術研究與示范(2011BAK12807)，并結合工程實例，對預應力錨桿支護邊坡

2、、框架預應力錨桿支護邊坡和土釘復合錨桿支護邊坡的穩(wěn)定性分析方法進行研究，完成的工作及取得的成果如下:
　　 (1)首先，基于邊坡圓弧滑動破壞，根據(jù)極限平衡理論和條分法，建立附加應力作用下邊坡的穩(wěn)定性分析模型，給出附加應力作用下邊坡的安全系數(shù)計算公式。然后，將錨桿預應力作為集中力考慮，根據(jù)半平面體在邊界上受法向集中力時應力的計算方法，估算預應力在支護邊坡土體中引起的附加應力，從而將錨桿預應力的作用轉(zhuǎn)化為了附加應力的作用，進一步應用

3、附加應力作用下邊坡的安全系數(shù)計算公式，計算預應力錨桿支護邊坡的安全系數(shù)，實現(xiàn)考慮預應力作用的錨桿支護邊坡的穩(wěn)定性分析與計算。最終，解決預應力在錨桿支護邊坡設計中沒有被充分考慮的問題。通過MATLAB編程實現(xiàn)了最危險滑移面搜索，為此方法的計算結果提供了一個可視化的輸出;通過數(shù)值模擬與工程算例，對比分析了附加應力分量、預應力大小、錨桿布置對支護邊坡穩(wěn)定性的影響，并驗證了本文方法合理性。
　　 (2)分析框架預應力錨桿支護結構的加固機

4、理，基于圓弧滑動破壞，將框架與滑動區(qū)看作整體，并作為剛體，穩(wěn)定區(qū)作為彈性地基，將預應力作為集中力作用于滑體上，求得彈性地基對滑體的反力，根據(jù)極限平衡理論和條分法，給出框架預應力錨桿支護邊坡穩(wěn)定性分析計算的一種簡化方法。將該方法采用MATLAB編程，實現(xiàn)最危險滑移面搜索過程的可視化，通過算例分析并與現(xiàn)有邊坡分析軟件進行對比，驗證了該方法的適用性。對框架預應力錨桿支護結構進行室內(nèi)大比例模型試驗，對預應力錨桿工作性能、錨桿的軸力、框架結構位移

5、的變化規(guī)律進行了試驗研究。根據(jù)試驗測試結果，驗證了本文所述理論計算方法的可行性和合理性。
　　 (3)通過數(shù)值模擬，對土釘復合錨桿支護結構的加固機理與工作性能進行深入分析，得出以下結論:1）土釘墻中加入預應力錨桿，能夠更好地控制基坑的水平位移，相比之下，對基坑豎向位移的控制要弱一些;2)施工中安裝錨桿并施加預應力后，錨桿附近已完工土釘?shù)妮S力減小，隨后施工的土釘軸力受到限制。對土釘復合錨桿支護基坑進行監(jiān)測，驗證了數(shù)值模擬得出的結論

6、。此外，監(jiān)測實驗還表明，由于預應力的作用，使得土釘軸力在施工過程中增加緩慢。
　　 (4)結合土釘復合錨桿支護邊坡數(shù)值模擬與監(jiān)測實驗的結論，將支護結構中錨桿和土釘?shù)淖饔脛澐珠_來，把錨桿附近一定范圍內(nèi)的土釘在穩(wěn)定性分析和計算中忽略，作為安全儲備，該范圍以外土釘?shù)淖饔迷谟嬎阒杏枰钥紤]，而該范圍以內(nèi)的土體是受到預應力作用的土體，從而結合已有的土釘墻的穩(wěn)定性分析方法，和本文的考慮預應力作用的錨桿支護邊坡的穩(wěn)定性分析方法，建立土釘復合錨桿