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库区深厚土质岸坡上重力式挡墙稳定性研究

作　者: 杨浩
导　师: 刘明维
学　校: 重庆交通大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 深厚土质岸坡稳定性分析有限元强度折减法库水位下降非稳定渗流固结分析
分类号: TV223
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文针对库区深厚土质岸坡上重力式挡墙稳定性问题开展研究,探讨了深厚土质岸坡上重力式挡墙稳定性分析方法、影响因素,在此基础上提出适于重力式挡墙的地基处理优化措施。论文的主要工作和结论如下：(1)在系统探讨重力式挡墙稳定性分析方法的基础上,重点研究了PLAXIS有限元程序进行重力式挡墙稳定性分析的可行性。利用PLAXIS有限元程序能较好地模拟重力式挡墙与土体的相互作用关系,在获得挡墙地基应力、应变及变形特征的同时,能获得整体安全系数及潜在滑移破坏面,是进行深厚土质岸坡上库区重力式挡墙稳定性分析的有效方法。(2)探讨了岸坡土层厚度、土体抗剪强度参数、库水位变动速度、地下水渗流等因素对重力式挡墙稳定性的影响规律。算例分析表明：重力式挡墙在库水位下降时存在一个最不利水位,可以通过PLAXIS程序自动搜索可能出现的最不利水位和最小安全系数；库水位下降速度越快,整体稳定安全系数降低越快,渗流速度的极大值出现在挡墙结构内浸润面下方靠近库水位一侧,另外考虑超孔隙水压力时整体的安全系数比不考虑超孔隙水压力时安全系数低20%左右,应重视对水位下降时挡墙岸坡内超孔隙水压力的控制,防止超孔隙水压力的积累。(3)分别探讨了抛石换填、抛石换填+土工格栅、低桩承台三种挡墙地基处理措施的稳定性。研究表明,三种处理方式均是提高重力式挡墙稳定性的有效处理方法,实践中可以根据施工条件、工程经济性进行选取。对换填较深的抛石基床,可能内部存在潜在滑移面,低桩承台桩基嵌岩深度存在一个临界值,研究结论可为工程设计验算提供依据。(4)针对排水性能较差的岸坡土层,对挡墙地基施工过程进行了模拟。工程实例计算表明,随着土体固结时间增加,土体中超孔隙水压力逐渐降低,相应土体抗剪强度提高,稳定安全系数增大,因此在分部施工中应注意适当延长固结时间使超孔隙水压力尽量消散。结论可为挡墙地基施工组织及施工过程控制提供参考。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 本文研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 深厚土质覆盖层特性分析研究方面  10-11
    1.2.2 重力式挡墙稳定性研究方面  11-13
  1.3 存在问题分析  13
  1.4 论文的主要研究内容  13-15
第二章重力式挡墙稳定性分析基本原理及方法  15-33
  2.1 引言  15
  2.2 重力式挡墙整体稳定性分析的基本原理及方法  15-32
    2.2.1 极限平衡法  15-19
    2.2.2 极限分析法  19-20
    2.2.3 有限元法  20-28
    2.2.4 有限元强度折减法  28-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章重力式挡墙稳定性有限元分析  33-46
  3.1 引言  33
  3.2 PLAXIS有限元分析程序介绍  33-39
    3.2.1 前处理有关问题介绍  33-37
    3.2.2 计算过程有关问题介绍  37-39
  3.3 深厚土质岸坡上重力式挡墙有限元模拟分析  39-45
    3.3.1 有限元模型的建立及网格划分  39-41
    3.3.2 计算参数确定  41
    3.3.3 计算结果分析  41-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章深厚土质岸坡上重力式挡墙稳定性影响因素研究  46-66
  4.1 引言  46
  4.2 岸坡土层厚度的影响分析  46-49
    4.2.1 有限元模型  46-47
    4.2.2 计算结果分析  47-49
  4.3 岸坡土体抗剪强度参数的影响分析  49-54
    4.3.1 土体粘聚力影响分析  50-52
    4.3.2 土体内摩擦角影响分析  52-54
  4.4 库水位变动的影响分析  54-62
    4.4.1 库水位下降过程中稳定性分析  55-56
    4.4.2 库水位下降速度的影响分析  56-61
    4.4.3 考虑超孔隙水压力作用下稳定性分析  61-62
  4.5 岸坡土体渗透系数的影响分析  62-65
    4.5.1 有限元模型  62
    4.5.2. 计算结果分析  62-65
  4.6 本章小结  65-66
第五章深厚土质岸坡上重力式挡墙地基处理优化研究  66-88
  5.1 引言  66
  5.2 重力式挡墙地基处理优化方案  66-76
    5.2.1 低桩承台结构形式  66-72
    5.2.2 抛石换填+土工格栅结构形式  72-76
  5.3 工程应用  76-82
    5.3.1 工程地质概况  77-78
    5.3.2 设计方案简介  78-79
    5.3.3 有限元计算模型  79-80
    5.3.4 不同水位工况计算结果分析  80
    5.3.5 采用土工格栅优化前后稳定性分析  80-82
    5.3.6 理正软件计算结果对比分析  82
  5.4 考虑不同施工阶段的有限元数值分析  82-87
    5.4.1. 固结理论  82-83
    5.4.2 考虑超孔隙水压力影响下的分步施工模拟  83-84
    5.4.3 计算结果分析  84-87
  5.5 本章小结  87-88
第六章结论与展望  88-91
  6.1 结论  88-89
  6.2 展望  89-91
致谢  91-92
参考文献  92-96
在学期间发表的论著及取得的科研成果  96

库区深厚土质岸坡上重力式挡墙稳定性研究

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