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《重庆大学》 2003年 博士论文
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碎裂结构岩体路堑边坡锚固机理分析及其应用研究

唐树名  
【摘要】:等厚层状碎裂结构岩体是工程中最常见的一种碎裂岩体结构,这种岩体结构 边坡的加固技术是工程技术人员最难把握的。锚作为一种原位岩体加固方法,自 诞生之日起即获得广泛应用,经几十年的研究和工程实践,被国内外岩土工程界 公认为是直接加固岩体的最具发展前途的方法。本文对等厚层状碎裂结构岩体路 堑边坡的锚固及其应用技术展开了研究,研究内容涉及了边坡变形破坏机理、稳 定性评价方法、锚固机理、锚固设计计算方法和锚固格子梁坡面结构等,研究手 段采用了模型试验、解析计算、流形元及有限元数值分析和工程实例设计及监测 等。通过比较全面系统的研究,本文获得的主要成果及结论如下: (1)模型试验结果发现,碎裂结构岩体路堑边坡破坏包括浅层破坏和深层 破坏,无论加锚与否,离开坡面一定距离后碎裂结构岩体路堑边坡变形是连续的, 呈现出似均质岩体特征,因此可用似均质岩体稳定性计算方法分析碎裂结构岩体 路堑边坡的整体稳定性。 (2)研究提出了加锚后碎裂结构岩体路堑边坡将形成三个变形区:直接压 缩区、剪切变形区、连续变形区。引入相关假设后导出了锚力作用形成的直接压 缩区计算深度解析式。 (3)提出主动锚和被动锚联合治理碎裂结构岩体路堑边坡的观点,并提出 主动锚治理边坡的深层破坏,其长度由似均质岩体稳定性计算获得的边坡破裂面 位置决定,被动锚治理边坡的浅层破坏,其长度由锚力作用形成的直接压缩区深 度决定。 (4)研究发现加锚后碎裂结构岩体路堑边坡破裂面会向边坡深部发展,这 对锚的非锚固段超过滑裂面长度有影响。研究结果表明,锚的非锚固段超过滑裂 面长度可用 Hobst 经验公式估算。 (5)边坡锚固的断裂力学研究结果表明:在裂纹尖端施加锚固力效果最好, 锚固效果随锚间距的减小呈非线性增加。引入相关假设后导出了锚间距的断裂力 学解析计算式。 (6)采用流形元和 ANSYS 分析了边坡锚固机理,结果表明边坡加锚后可减 小边坡岩土体位移、均化边坡锚固区内的应力分布梯度,有利于边坡稳定。 (7)研究并首次提出边坡稳定性极限平衡分析时锚作用力简化的“三类条 块法”。研究认为路堑边坡安全系数取值应与计算方法相联系,提出了与计算方 法相联系的安全系数取值建议。 I WP=6 (8)研究表明边坡锚固格子梁可采用弹性地基上的自由梁计算。


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