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《兰州交通大学》 2014年
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高填方边坡抗滑组合结构的有限元分析

冯文强  
【摘要】:我国西南地区自然环境及地形地质条件复杂,基础设施建设常遇到一些特殊的工程技术问题,如山区高填方边(滑)坡的治理。高填方边(滑)坡的破坏机制较之普通边(滑)坡要复杂的多,其灾害具有体积量巨大、突发性、后果严重等特点,这就决定了治理工程具有支挡结构繁多、治理技术难度大、工期紧张、不确定因素多等特点,这些因素往往导致治理过程中边坡及组合支挡结构的最不利状态和原设计不完全相同。因此本文以西南某滑动破坏后的机场高填方边坡的治理工程为依托,通过现场调查,对经过分析认为会较大的影响边坡稳定性和支挡结构受力的施工治理薄弱环节:抗滑桩锚索预应力张拉、桩间土换填和桩顶加筋高填方土体压实度对边坡稳定性和组合支挡结构受力影响进行了研究,并与现场监测结果进行了对比印证。 研究内容和成果: (1)通过现场调查、勘察和地质分析等手段得出影响该滑坡形成的因素,包括地层、水、地质构造和填方体等。通过现场监测分析得出了该滑坡在治理的时候是浅层滑动的特点和组合支挡结构能使浅层滑动稳定的结果。 (2)通过MIDAS/GTS有限元软件建模分析得出:较小的预应力锚索张拉力提供给抗滑桩的负弯矩较小,不能有效的抵抗桩后土体的侧压力作用,使得桩身直接承受土体推力,且随填土层数的增加抗滑桩正弯矩越来越大,受到填土的侧压力越来越大,桩体受弯情况不合理。同时,张拉力较小时前排高悬臂桩桩体位移变大,边坡稳定性降低。 (3)通过数值模拟分析知道:抗滑桩桩间土的开挖换填对抗滑桩的位移变形和受力状态影响极小,对边坡治理工程效果的贡献不是很明显,边坡安全稳定系数几乎没有变化,保持在FS=1.308左右。 (4)通过数值模拟分析得出:低压实度下边坡稳定安全系数较之设计压实度下边坡稳定性有显著的降低,K=0.95时安全系数FS=1.3082,K=0.90时FS=1.2125,K=0.85时FS=1.0934,随着压实度的降低边坡逐渐趋于不稳定,可知边坡治理工程中严重影响整个边坡治理效果的是桩顶加筋土填方体的压实度。 (5)通过数值模拟结果得出:采用支护结构加固边坡,支护结构内力最值一般出现在物理参数发生突变的地层附近,在薄弱土层与基岩交界面处这种现象最为明显,因此在实际施工中应该事先提高结构相关部位的材料强度。 (6)通过把抗滑桩桩顶位移和边坡坡面位移的现场监测结果和数值模拟结果进行对比,得出数值模拟的正确性。
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