文档介绍：武汉理工大学
博士学位论文
公路边坡坡率优化设计与压力分散型锚索锚固机理研究
姓名:陈泽松
申请学位级别:博士
专业:岩土工程
指导教师:夏元友
20091201
中文摘要本文结合国家自然科学基金项目与广东省科技计划项目,以二广高速公路辆怀集至三水段工程为背景,针对该公路工程出现的边坡坡率设计和压力分散型锚索加固边坡问题,采用现场调查、模型试验、现场试验、理论分析与数值模拟分析相结合的方法展开了系统深入的研究。论文在对二广高速公路辆怀集至三水段公路沿线路堑边坡的施工期工程地质调查基础上,结合勘察与设计资料,对路堑边坡工程地质进行了分类研究,分析了路堑边坡稳定性的影响因素,结合设计指出了该公路路堑边坡设计存在的问题,给出了优化设计的建议。根据对以往工程案例的总结分析,提出了基于环境效益的公路路堑边坡坡率设计思路,即当公路路堑边坡稳定坡率接近自然坡率时,设置垂直支挡或放陡坡率并采用预应力锚索进行支护可以有效改善路堑边坡对环境的破坏。基于此设计思想,对现场存在“削山皮窒蟮穆非当咂陆辛擞呕杓疲饕2扇垂直支挡和放陡处理,收到了很好的效果。采用模型试验、现场试验与数值模拟相结合方法对压力分散型锚索的锚固机理进行了研究。现场原位试验进行了籽沽Ψ稚⑿兔K髡爬滩馐裕夷谑验采用:P湍D庠种不同强度围岩中压力型锚索的张拉过程,试验主要测试锚固段受力及锚固系统的破坏形式等。与以往采用轴应变测试不同,试验皆采用剪应变测试技术。由试验与数值模拟分析可知:沽Ψ稚⑿兔K锚固段受力存在有效长度;有效长度随预应力增大有所增大;现场与室内试验条件下,有效长度的最大值均不超过,现场设计的锚固段长度可从缩短为;⒔宓募粲Ρ力植汲ざ确段嫖а仪慷仍龃蠖跣。剪应变峰值随岩体强度和张拉力增大而增大;在承载板附近产生高度的应力集中;谀P褪匝榈奶跫拢沽Ψ稚⑿兔K鞯闹饕F苹的J轿8纸线的强度破坏,不存在砂浆体的整体破坏情况;ü导扑愦葱滦蕴岢了锚固段粘结力曲线的三种类型,可以对锚固体受力机理进行很好的解释。揭示了注浆体轴力不对称、不均匀的分布特性。关键词:路堑边坡;压力分散型锚索;锚固机理;坡率设计
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签名:——日期:签名:——导师签独创性声明关于论文使用授权的说明C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。
第滦髀选题依据与研究意义以前,由于公路等级低,线形差,路基不宽,开挖不深,边坡稳定性对公路的影响不显著,边坡稳定性没有引起人们足够的重视。但是,随着国民经济建设的发展,公路交通事业日新月异,公路等级越来越高,高填深挖已经不可避免。这些工程高边坡的稳定性状况,事关工程建设的成败与安全,对整个工程的可行性、安全性及经济性等起着重要的控制作用,并在一定程度上影响着工程建设的投资及使用效益。公路高陡边坡如果处理不当,往往导致边坡失稳,形成滑坡和崩塌,不仅影响行车安全,甚至掩埋公路,中断交通,迫使放弃已成公路的使用,造成不可估量的经济损失。同时,路堑高边坡的开挖方量较大,极易造成了大量植被的破坏,对环境造成很大的影响。我国工程高边坡失稳频繁发生的主要原因有:芾砭霾卟棵藕凸こ探ㄉ枰抵鞫怨こ瘫咂碌娜鲜恫蛔悖衔边坡不是工程建设的主体,不愿意事前花经费对工程边坡进行勘察、论证和治理;芪夜撤止ぬ逑档挠跋欤こ瘫咂碌纳杓贫嘤山峁股杓迫嗽蓖瓿桑他们往往对边坡的工程地质条件缺乏足够的了解,工程地质人员又对边坡治理结构不甚熟悉,这就导致了认识边坡和改造边坡人员之间的脱节;设计仍然为非标准设计,特别是坡率设计多为经验设计。预应力锚索格梁体系加固作为一种主动加固方式,能够提高岩体的整体性和内在抗力,形成三维应力平衡,改善岩体力学性能,有效控制岩体变形,保持岩体稳定,具有技术先进、经济合理、安全可靠等诸多优点,工程应用也越来越多。已在国内外各类工程高边坡治理中广泛使用,在锚固机理及其设计方法研究方面,国内外虽有一定的研究。但由于试验数据的缺乏及岩土体的复杂性,在锚固设计中经验设计与工程类比仍占主导,锚固机理和设计理论尚不完善,尤其是对于目前出现的各类型压力分散型锚索,研究还不够深入。二广高速公路粤境怀集至三水段沿线穿越冲积平原、丘陵和低