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建筑岩质边坡稳定与控制研究

作　者: 吴曙光
导　师: 张永兴；黄求顺
学　校: 重庆大学
专　业: 岩土工程
关键词: 建筑岩质边坡破坏机制数值分析稳定性分析稳定性控制压力型锚杆
分类号: TU457
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

岩质边坡是一类重要的岩土工程,在山地城市建设、公路、铁道、水利、矿山和国防等建设工程中十分常见。随着城市建设及土地开发,建筑物周边的环境边坡——建筑岩质边坡在山地城市建设中日益增多。建筑岩质边坡虽然规模不大,但由于其与周边环境、人类活动联系密切,会直接影响到建筑主体工程的可行性论证、经济指标和正常使用等。目前对于一些建筑岩质边坡的破坏机制认识尚不足,一方面过于保守的设计造成边坡工程造价过高、极不经济;另一方面边坡经常发生失稳事故,危及人民的生命财产,给国家带来了巨大的损失。因此,有必要加强研究建筑岩质边坡的稳定性及其控制。本文以结构较完整的无外倾结构面建筑岩质边坡为研究对象,重点针对建筑岩质边坡的稳定性分析及其控制问题进行了深入的研究,得到了一些有意义的研究成果,并在实际工程中加以了应用,取得了显著的经济效益和社会效益。论文的主要工作有: 1)建立了建筑岩质边坡岩体卸荷力学参数的确定方法,结合现场调研和理论分析,在确认边坡整体稳定的前提下,采用岩体卸荷非线性力学方法(变刚度法)研究了边坡的渐进破坏过程并确定了坡顶应力卸荷区范围,提出了无外倾结构面建筑岩质边坡岩石侧压力分布规律及相应的计算公式。2)通过分析传统的边坡支挡结构设计不利于最终有效控制边坡稳定性的原因,提出了建筑岩质边坡稳定性“全过程动态控制”的新概念,阐述了建筑岩质边坡稳定性全过程动态控制的基本理论和三维控制体系的构成。3)结合建筑岩质边坡的研究实践,系统地研究了建筑岩质边坡的稳定性控制,建立了一套较为完善的建筑岩质边坡稳定性控制的技术方法体系。提出了通过控制坡顶关键块体来确保无外倾结构面建筑岩质边坡整体稳定的新理论,并通过数值分析及边坡监测,验证了该控制方案的可靠性及相对于常规方案的优越性。4)通过对重庆市渝中区旧城改造桂花园小区工程实例成功经验的研究总结,提出了研究边坡顶部建造高层建筑物时坡顶地基及边坡整体稳定性综合分析方法。利用超载法模拟了边坡顶部建造高层建筑物时边坡的变形破坏过程,并提出了坡顶建筑物地基及边坡的安全判据。5)通过分析斜坡上地基的应力分布,以及根据现场载荷试验资料和室内试验对比资料,提出了以天然湿度条件下的单轴受压强度作为岩石质量指标确定坡顶建筑物地基承载力的方法;基于坡顶建筑物基础设计与边坡防治工程设计相结合的原则,通过分析影响坡顶建筑物及边坡的整体稳定性的控制因素,提出了采用

全文目录

中文摘要  5-7
英文摘要  7-13
图表目录  13-17
1 绪论  17-31
  1.1 引言  17
  1.2 研究背景及意义  17-19
  1.3 建筑岩质边坡及其特点  19-23
    1.3.1 建筑岩质边坡的工程环境  19-20
    1.3.2 建筑岩质边坡与地产开发  20-21
    1.3.3 建筑岩质边坡开挖与加固特征  21
    1.3.4 建筑岩质边坡与野外边坡的基本区别  21-22
    1.3.5 建筑岩质边坡与土质边坡的基本区别  22-23
  1.4 建筑岩质边坡稳定与控制研究现状  23-26
    1.4.1 岩质边坡稳定性分析方法研究现状  23-25
    1.4.2 建筑岩质边坡分类方法研究现状  25
    1.4.3 建筑岩质边坡支挡结构研究现状  25-26
    1.4.4 建筑岩质边坡开挖方法研究现状  26
  1.5 建筑岩质边坡边坡稳定与控制研究存在的主要问题  26-27
  1.6 本文主要研究内容及研究思路  27-31
    1.6.1 本文主要研究内容  27-28
    1.6.2 本文研究思路  28-31
2 建筑岩质边坡破坏机制及稳定计算研究  31-63
  2.1 概述  31-32
  2.2 建筑岩质边坡破坏过程现场调研及分析  32-37
    2.2.1 现场调研结果  32-36
    2.2.2 岩质边坡坡顶卸荷裂隙的发育及分布规律  36
    2.2.3 建筑岩质边坡变形破坏过程的概念模型  36-37
  2.3 建筑岩质边坡破坏方式数值分析  37-48
    2.3.1 数值分析计算目的及计算方法  37-38
    2.3.2 数值分析计算参数及计算方案的确定  38-39
    2.3.3 数值分析计算过程  39-40
    2.3.4 数值分析计算成果及分析  40-48
  2.4 基于卸荷非线性力学建筑岩质边坡破坏机制研究  48-58
    2.4.1 建筑岩质边坡坡顶卸荷裂隙的形成机制  48-52
    2.4.2 边坡岩体卸荷非线性力学分析方法――变刚度法计算理论  52
    2.4.3 卸荷条件下岩体力学参数的确定  52-55
    2.4.4 变刚度法计算过程  55-56
    2.4.5 计算分析结果  56-57
    2.4.6 建筑岩质边坡渐进破坏机理模型  57-58
  2.5 建筑岩质边坡稳定计算分析  58-62
    2.5.1 关键块体基本理论  58-59
    2.5.2 建筑岩质边坡关键块体的确定  59-61
    2.5.3 建筑岩质边坡稳定计算模式  61-62
  2.6 本章小结  62-63
3 建筑岩质边坡稳定性控制体系研究  63-89
  3.1 概述  63-64
  3.2 建筑岩质边坡稳定性控制基本理论  64-69
    3.2.1 建筑岩质边坡稳定性控制的基本原理  64-65
    3.2.2 建筑岩质边坡稳定性控制体系的构成  65-66
    3.2.3 建筑岩质边坡稳定性控制程序  66-69
  3.3 建筑岩质边坡稳定性控制方案的确定  69-76
    3.3.1 工程实例概况  69
    3.3.2 建筑岩质边坡稳定性控制需求度评价  69-71
    3.3.3 建筑岩质边坡稳定性控制工程措施  71-72
    3.3.4 边坡稳定性控制措施数值分析  72-74
    3.3.5 建筑岩质边坡稳定性控制施工方案  74-76
  3.4 建筑岩质边坡稳定性控制方案的实施与检验  76-87
    3.4.1 建筑岩质边坡工程监测特点及原则  76-77
    3.4.2 边坡失稳预测预报的参数和判据  77-79
    3.4.3 建筑岩质边坡关键块体的监测与控制  79-83
    3.4.4 建筑岩质边坡的开挖爆破振动控制  83-87
  3.5 本章小结  87-89
4 坡顶建筑物地基及边坡稳定性控制研究  89-117
  4.1 概述  89-93
    4.1.1 坡顶地基与边坡稳定性控制综合分析方法  89-91
    4.1.2 坡顶建筑物地基及边坡破坏模式  91
    4.1.3 坡顶建筑物地基及边坡安全判据  91-92
    4.1.4 工程实例  92-93
  4.2 斜坡体顶上建筑物地基承载力的确定  93-100
    4.2.1 地基承载力理论分析  94-95
    4.2.2 坡顶建筑物地基中应力分布  95-98
    4.2.3 地基承载力计算公式  98-100
  4.3 坡顶建筑物地基及边坡稳定性控制方案  100-105
    4.3.1 自然边坡稳定性分析  100-102
    4.3.2 建筑物荷载作用下边坡稳定性分析  102-103
    4.3.3 稳定性控制方案的确定  103-105
  4.4 基于数值分析的坡顶地基及边坡整体稳定性研究  105-114
    4.4.1 计算参数研究  106
    4.4.2 网格划分、边界条件及计算方案  106-107
    4.4.3 数值计算结果评价方法  107
    4.4.4 超载法计算结果分析  107-111
    4.4.5 桩锚支护前后计算结果对比分析  111-114
    4.4.6 坡顶地基及边坡稳定系数的确定方法  114
  4.5 安全保障对策及实施效果  114-115
    4.5.1 安全保障对策  114-115
    4.5.2 实施效果及信息反馈  115
  4.6 本章小结  115-117
5 新型压力型锚杆在建筑岩质边坡稳定性控制中应用研究  117-141
  5.1 概述  117-119
  5.2 锚杆荷载传递机理分析  119-125
    5.2.1 新型压力型锚杆荷载传递机理  119-122
    5.2.2 传统拉力型锚杆荷载传递机理  122-124
    5.2.3 新型压力型与传统拉力型锚杆摩阻力分布特征对比分析  124-125
  5.3 锚杆现场试验研究  125-131
    5.3.1 试验方案  125-128
    5.3.2 主要试验结果  128-130
    5.3.3 试验结果分析  130-131
  5.4 锚杆承载力计算分析  131-133
    5.4.1 锚固体和岩层间剪切变形系数对比分析  132
    5.4.2 锚固体与岩层间摩阻力极限值对比分析  132-133
    5.4.3 锚固体与岩层间总摩阻力对比分析  133
  5.5 新型压力型锚杆的工程应用研究  133-139
    5.5.1 岩层中压力型锚杆的破坏模式分析  133-135
    5.5.2 压力型锚杆的设计  135-137
    5.5.3 新型压力型锚杆在建筑岩质边坡中应用优势分析  137-139
  5.6 本章小结  139-141
6 主要结论与展望  141-143
  6.1 主要结论  141-142
  6.2 进一步研究展望  142-143
致谢  143-145
参考文献  145-153
附录  153-155
  1. 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录  153-154
  2. 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目及得奖情况  154-155
独创性声明  155
学位论文版权使用授权书  155

建筑岩质边坡稳定与控制研究

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