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对于支护公路风化层路堑边坡合理施工工艺

收藏本文 2024-02-21 点赞:11878 浏览:47132 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:边坡稳定性一直是岩土工程领域的一个热点探讨课题,人们通常采取基于极限平衡策略的安全系数来评价其稳定性状态。极限平衡法简单实用,但不能充分反映边坡的位移和应力状态。由此,对于边坡施工历程中的稳定性不足,数值模拟技术则是一种行之有效的策略。本论文依托交通部西部科技项目(200631880237),利用FLAC~(3D)数值软件对公路风化层路堑边坡的合理施工工艺进行了较深入的探讨。取得的主要成果和结论如下:(1)利用进退搜索区间法对传统二分法进行改善,并将其引入强度折减浅析中,提出了基于改善二分法边坡稳定性浅析强度折减法。(2)基于自编程强度折减法,利用FLAC~(3D)对某公路风化层路堑边坡在不同开挖坡比和开挖深度下的状态进行数值模拟,得到了其应力位移场、塑性区及速度矢量图,揭示了边坡潜在滑动面随开挖坡比与开挖深度变化的规律。结果表明边坡稳定性对开挖坡比更敏感。(3)检测定边坡最佳切坡高度与土体参数及形状的联系为二次多项式函数,然后对各种参数及开挖高度下的边坡安全系数进行大量计算,基于计算数据拟合确定了多项式的系数,并根据求得的函数式给出了边坡最佳切坡高度推荐表。同时对均质岩石边坡在不同坡度和高度下安全系数达到1.3时需要的抗剪强度值进行了大量计算,并根据计算结果给出了其合理坡比范围。(4)基于自编程强度折减法,利用FLAC~(3D)模拟浅析了三维边坡的开挖历程,发现其安全系数与开挖宽度并不是纯粹的反比联系,而是与开挖深度有关;提出了锚固边坡开挖实时支护的设计流程,并对此进行了数值模拟,发现锚杆加固边坡后潜在滑动面向边坡内部推移;最后,利用理正软件和FLAC~(3D)系统共同对一锚固边坡的工程实例进行浅析并总结了其失败理由,两者计算结果一致,验证了本论文数值模拟策略的正确性。关键词:边坡稳定性论度折减法论文FlAC~(3D)论文风化层论文边坡开挖论文锚杆支护论文

    摘要5-6

    Abstract6-11

    第1章 绪论11-20

    1.1 引言11-13

    1.2 边坡稳定性数值浅析策略探讨近况13-16

    1.2.1 有限元法13

    1.2.2 边界元法13-14

    1.2.3 离散单元法14-15

    1.2.4 块系统统连续变形浅析策略15

    1.2.5 快速拉格朗日法15-16

    1.2.6 数值流形策略16

    1.3 边坡开挖变形的探讨近况16-17

    1.4 FLAC/FLAC~(3D)在岩土工程稳定性浅析中的运用近况17-19

    1.5 本论文的主要探讨内容19-20

    第2章 基于改善二分法边坡稳定性浅析强度折减法20-32

    2.1 FLAC~(3D)基本原理20-28

    2.1.1. 空间导数的有限差分近似20-21

    2.1.2 运动方程21

    2.1.3 应变、应力及节点不平衡力21-22

    2.1.4 阻尼力22

    2.1.5 计算循环22

    2.1.6 本构模型22-25

    2.1.7 结构单元25-28

    2.1.7.1 锚索单元25-27

    2.1.7.2 结构单元的连接27-28

    2.2 强度折减法基本原理28-32

    2.2.1 基本原理28-29

    2.2.2 失稳判据29-30

    2.2.3 基于改善二分法强度折减法30-32

    第3章 全风化板岩路堑边坡最优切坡高度数值模拟32-48

    3.1 数值模型的建立32-33

    3.2 初始地应力的生成33-36

    3.2.1 应力场33-34

    3.2.2 位移场34-35

    3.2.3 边坡稳定性浅析35-36

    3.3 开挖深度对边坡稳定性的影响36-46

    3.3.1 按坡比为 1:1 开挖36-40

    3.3.1.1 按每级深度 10m开挖36-39

    3.3.1.2 按每级深度 15m开挖39-40

    3.3.1.3 按每级深度 20m开挖40

    3.3.2 按坡比为 1:1.5 开挖40-43

    3.3.2.1 按每级深度 10m开挖40-42

    3.3.2.2 按每级深度 15m开挖42

    3.3.2.3 按每级深度 20m开挖42-43

    3.3.3 按坡比为 1:0.5 开挖43-46

    3.3.3.1 按每级深度 10m开挖43-44

    3.3.3.2 按每级深度 15m开挖44-45

    3.3.3.3 按每级深度 20m开挖45-46

    3.4 计算结果及结论46-48

    第4章 公路路堑边坡最佳切坡高度及合理坡面形状48-66

    4.1 概述48-49

    4.2 计算浅析49-55

    4.3 边坡最佳切坡高度随土体强度参数变化规律浅析55-61

    4.3.1 边坡最佳切坡高度与土体强度参数联系式的建立55-58

    4.3.2 边坡最佳切坡高度推荐表58-61

    4.4 边坡合理坡面形状探讨61-66

    4.4.1 计算结果整理及浅析61-64

    4.4.2 最合理坡面形状确定64-66

    第5章 开挖宽度对边坡稳定性的影响66-74

    5.1 三维边坡模型及力学参数66-67

    5.2 开挖宽度对边坡稳定性的影响67-72

    5.2.1 第一级开挖67-69

    5.2.2 第二级开挖69-71

    5.2.3 第开挖71-72

    5.3 计算结果及结论72-74

    第6章 实时开挖支护锚固边坡稳定性浅析74-83

    6.1 锚索加固边坡的机理74-76

    6.1.1 锚索的概念及分类74-75

    6.1.2 边坡岩体中锚索的加固机理75-76

    6.2 基于FLAC~(3D)实时开挖支护锚固边坡稳定性浅析76-79

    6.2.1 边坡开挖设计流程76-77

    6.2.2 锚杆实时支护边坡开挖历程模拟77-79

    6.3 工程失败案例浅析79-83

    结论及倡议83-85

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