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边坡稳定与锚固洞桩加固构件内力分析方法研究

卢智灵  
【摘要】: 洪家渡水电站是乌江梯级水电站中唯一具有多年调节性能的“龙头”水库,2#塌滑体 分布于坝址下游右岸,恰好位于泄洪消能防冲区内,冲坑将塌滑体下部切脚,而且施工期 和运行期在其上都布置有公路,因此2#塌滑体失稳将影响整个水电站的正常运行。 由于边坡失稳可能会引起严重后果,所以塌滑体抗滑稳定安全度和加固结构设计及分 析方法的研究是国内外工程界十分关心的研究课题。目前常用的边坡稳定分析方法中的极 限平衡法由于采用了刚体假定,无法考虑塌滑体及其基岩力学特性的不均匀性和滑动面上 应力分布的影响,此外还不能准确考虑条块间的作用力,而另一种常用的边坡稳定分析方 法——常规有限元分析方法,当滑动面全部处于屈服状态或边坡的实际抗滑稳定安全系数 小于1时无法求解。本文在总结前人的优秀研究成果的基础之上,采用合理模拟以夹层、 结构面等为滑动面的薄层单元及相应的非线性分析方法,提出了塌滑体抗滑稳定安全系数 的有限元迭代解法。文中首先用具有理论解的算例——垂直坡受集中荷载的安全系数问题 验证了该方法的正确性,再通过对一个具有折线滑动面的滑坡体的安全系数的分析说明了 该方法还可以考虑塌滑体内不同的材料刚度参数对安全系数的影响,之后用该方法对一个 具有球形滑裂面的三维滑坡体进行了计算,通过与闭合解的比较验证了该方法对三维边坡 问题的适用性。在此基础上,文中用该方法对天然状态的洪家渡水电站2#塌滑体进行了 稳定分析,反演了塌滑体滑动面上均化的f值,对部分削坡后的洪家渡水电站2#塌滑体进 行了稳定分析,获得了部分削坡后塌滑体的下滑力和滑动面上的正、剪应力分布,为加固 结构布置提供了依据。 一般情况下用常规的实体单元对结构进行离散后求解得到的是结构的应力而非内力, 而现行水工结构及工业与民用建筑结构设计规范的设计准则主要是建立在结构内力(如弯 矩、轴力、剪力等)基础上的,本文采用了一种根据单元应力及内力平衡条件直接求解指 定截面上的约束内力,并进而求解相应截面上的弯矩、轴力、剪力等的方法,该方法不需 要对应力进行拟合。本文通过对一刚性挡土墙内力的计算说明了该方法的正确性、可靠性 和合理性。在此基础上,文中用该方法对洪家渡水电站2#塌滑体的加固结构进行了内力 分析,研究了洞桩联合结构在洪家渡水电站2#塌滑体加固中的工作性态,计算了每个抗 滑桩和锚固洞桩承受的下滑力,为实际工程加固设计提供了合理、可靠的依据。


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