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岩质高边坡稳定性及支护结构体系有限元分析

作　者: 毕辉
导　师: 苏骏
学　校: 湖北工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 框架梁 锚索 边坡稳定性 有限元 动力反应
分类号: TU457
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 125次
引　用: 2次
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内容摘要


大自然中,山体本处于相对平衡稳定状态,由于山体岩体结构不同,地壳内部物质变位的构造运动,或者火山喷发、地震的影响,于是便产生山体滑坡。随着人类的发展,大量开挖山体砍栽树木破坏植被,修建铁路、公路、大坝,使原本保持相对平衡的山体频繁发生滑坡、崩塌现象。改革开放以来,我国经济迅速发展,为了扩大内需,进一步促进经济平衡较快的发展,我国每年投入5000亿投入铁路建设,大量铁路工程纷纷上马,对于铁路沿线边坡的变形破坏以及边坡稳定性研究越来越重要。为了保证竣工后铁路安全运营,防止边坡滑坡、崩塌灾害发生,以科学发展观为指导方针,走铁路边坡工程建设可持续发展道路,对铁路沿线岩质边坡支护加固进行稳定性分析研究。本文对边坡破坏形式和边坡稳定性基本分析计算理论进行了系统的归纳和总结,并对岩质边坡稳定性计算分析理论进行了深层次的探讨,为实际工程总结适合的计算分析理论和方法。本文结合工程实例——石家庄至武汉铁路客运专线Dk1126-997.09-Dk1127-085.27段岩质高边坡,首先利用理论方法计算分析该边坡在未支护、纯锚杆(索)支护、抗滑桩支护工况下稳定性状况,并考虑地震力作用计算分析边坡在各种支护方案下的稳定性状况。同时利用大型通用有限元软件Ansys模拟了该边坡在初始地应力作用下的稳定状况,对各种支护设计方案在开挖施工过程中的边坡变形和稳定性状况,对支护结构体系的内力变化和变形情况进行深入的分析研究；利用Ansys模拟地震力作用下,对岩质高边坡应力、应变变化规律和支护结构动力响应进行分析研究。最后,详细分析了边坡支护设计稳定性影响因素,对岩质高边坡支护加固进行优化设计。本文的研究成果可进一步丰富已有边坡稳定性研究,对研究地震力作用下边坡稳定性和支护设计效果有一定的借鉴作用,为铁路和公路岩质边坡工程支护设计提供参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第1章 引言  9-16
  1.1 选题依据与研究意义  9-10
  1.2 边坡稳定性国内外研究现状  10-12
  1.3 边坡支护设计研究现状  12-14
  1.4 本文主要研究内容  14-16
第2章 岩质边坡的稳定性理论分析方法  16-30
  2.1 极限平衡稳定性分析  16-19
  2.2 CSMR分级方法稳定性分析与评价  19-22
  2.3 赤平极射投影法稳定性分析与评价  22-23
  2.4 边坡在地震力作下的稳定性系数算法  23-25
  2.5 边坡地震力作用下位移计算方法  25-29
    2.5.1 Newmark有限滑动位移法  25-26
    2.5.2 地震力作用下的位移剩余推力法  26-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章 石武铁路岩质高边坡稳定性理论分析  30-42
  3.1 石家庄至武汉高速铁路客运专线边坡工程岩质特性及工程地质环境条件  30-32
    3.1.1 工程研究区概况  30
    3.1.2 地质条件  30-32
  3.2 边坡静力作用下稳定性评价  32-37
    3.2.1 边坡未支护稳定性评价  32-33
    3.2.2 边坡支护后稳定性  33-35
    3.2.3 计算CSMR值  35-36
    3.2.4 赤平极射投影法稳定性分析与评价  36-37
  3.3 边坡工程地震力作用下稳定性分析  37-41
    3.3.1 在地震力作用下边坡在未支护加固的稳定性安全系数计算  37
    3.3.2 在框架梁锚杆(索)支护时考虑地震作用力的稳定性安全系数计算  37-38
    3.3.3 在抗滑桩和框架梁锚杆支护下的动力稳定性计算  38-40
    3.3.4 在地震力作用下的位移计算  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 岩质边坡静力有限元分析  42-55
  4.1 有限元简介  42
  4.2 有限元模拟计算  42-46
    4.2.1 建立二维模型  42-45
    4.2.2 边坡模拟计算方案  45-46
  4.3 模拟计算稳定性的比较分析  46-54
    4.3.1 各种方案位移场分析  46-51
    4.3.2 各种设计方案应力场分析及锚杆(索)受力分析  51-53
    4.3.3 方案三、方案四抗滑桩位移比较分析  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第5章 岩质边坡动力有限元分析  55-65
  5.1 动力有限元建模计算过程  55-57
  5.2 模拟计算分析  57-64
    5.2.1 各种设计方案位移分析  57-59
    5.2.2 各种设计方案锚杆(索)受力分析  59-61
    5.2.3 方案四动力响应分析  61-64
  5.3 本章小结  64-65
第6章 边坡支护结构体系影响因素分析  65-71
  6.1 锚索预应力大小及竖向间距  65-66
  6.2 抗滑桩的刚度  66-68
  6.3 锚索预应力大小及锚索锚杆竖向间距影响因素动力分析  68-69
  6.4 本章小结  69-71
第7章 结论与展望  71-73
  7.1 认识与结论  71-72
  7.2 展望  72-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
附录 研究生在校期间发表的文章  77

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 岩石（岩体）力学及岩石测试 > 岩石稳定性分析
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