抗滑桩-土工格栅处治路堑滑坡的分析方法及工程应用研究

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoshancx
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随着国家交通基础设施建设的进一步发展,受自然地理环境及水文地质条件的限制,很多道路工程都需要对原有场地进行开挖和填筑而形成路堑和路堤边坡。在修建道路路基过程中,人类活动和自然灾害导致的边坡失稳时有发生。因此,处治路堑或路堤滑坡已成为我国交通基础设施建设过程中一项不可避免的重要工作。近年来,实际工程调研发现,道路路堑滑坡与其所在场地的工程地质条件密不可分,尤其是处于特殊地质条件下的复杂滑坡,若仍然采用单一结构处治方法,已难以满足实际工程需求。针对这一现状,一些学者提出了多种结构联合处治方法。但是,多种结构联合处治方法的受力模式比单一结构处治方法更加复杂,若运用传统的设计方法进行处治之后的边坡稳定性计算,往往难以得到较理想的结果,给实际工程设计、施工及处治效果评价带来不便,从而制约了多种结构联合处治方法在路堑滑坡处治方案设计与稳定性分析中的应用。为此,本文以湖南省某高速公路中的路堑滑坡为依托,通过滑坡现场调研,工程资料查阅与分析,拟提出采用抗滑桩-土工格栅联合处治方法对该滑坡进行处治加固,并对其处治效果进行分析与评价。本文具体的研究工作为:首先分析了抗滑桩、土工格栅等单一结构及抗滑桩-土工格栅处治路堑滑坡稳定性分析方法;然后,借助ABAQUS数值计算平台,建立抗滑桩-土工格栅路堑边坡稳定性计算模型,对比验证了理论计算方法及数值计算模型的合理性;最后,将抗滑桩-土工格栅联合处治方法应用于依托工程中,并对其处治效果进行计算与评价,在此基础上进一步开展影响因素敏感性分析,以确定最为经济合理的处治方案。总之,本文通过现场调研、理论分析和数值模拟相结合的方法,以实际工程为依托,提出抗滑桩-土工格栅联合处治路堑滑坡的方法,并对处治后的边坡稳定性进行分析,通过研究取得如下成果:(1)通过文献调研和现场调研,对现有路堑滑坡处治方法进行总结与分析,探讨了抗滑桩、土工格栅等单一结构处治路堑滑坡的作用机理,在此基础上分析了抗滑桩-土工格栅联合处治路堑滑坡的受力模式及其与滑坡土体相互作用机理。(2)基于极限分析上限法,推导了抗滑桩-土工格栅联合处治路堑滑坡的稳定性分析理论计算方法,并自行编写了相应的MATLAB计算程序。通过对典型案例和数值模拟计算结果进行对比分析,验证了基于极限分析上限理论的抗滑桩-土工格栅联合处治路堑滑坡的稳定性分析方法是合理可行的。(3)运用ABAQUS数值计算平台,建立了抗滑桩-土工格栅处治路堑滑坡的计算模型,计算分析发现:抗滑桩-土工格栅联合处治路堑滑坡的效果明显。土工格栅承受一部分滑坡推力,使得抗滑桩所受弯矩显著减小,对抗滑桩起到一定的保护作用;抗滑桩、土工格栅和土体三者有机的结合在一起,使得边坡塑性区域明显增大切向边坡内部发展;抗滑桩-土工格栅处治滑坡的失效模式由土工格栅失效所决定。(4)以实际工程中的路堑滑坡为例,计算分析了利用抗滑桩-土工格栅处治路堑滑坡后的边坡稳定性。在此基础上,进一步探讨了土工格栅加筋长度、加筋间距、抗滑桩设置位置、桩身直径及桩身长度等对联合处治路堑滑坡的影响。计算结果表明:稳定性影响因素呈现如下关系:加筋间距>桩径>桩长>加筋长度>设桩位置;土工格栅的加筋间距对处治之后边坡稳定性的影响最为明显;土工格栅加筋间距越小,边坡稳定性越好,但过小的加筋间距易造成“超筋土”而增大施工难度。上述研究结论可以为路堑滑坡提供一种新的处治方法,本文提出的基于极限理论的抗滑桩-土工格栅联合处治路堑滑坡的稳定性分析方法可为实际工程设计及滑坡处治效果评价提供理论指导。
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