边坡浅层加固设计及加筋碎石桩加固边坡研究

摘要

目前边坡稳定性分析及其加固技术广泛围绕边坡深层和整体稳定性展开研究，而针对边坡浅层破坏机理及其加固技术的分析研究相对较少，本文旨在通过对边坡坡面浅层加固稳定性进行分析，并开展相关设计参数探讨，进而，尝试将当前广泛用于加固路堤地基的加筋碎石桩引入到边坡坡面浅层加固中，并借助室内试验和数值分析深入探讨了加筋碎石桩用于边坡浅层加固的有效性及其作用机理。论文主要研究内容及结论如下： 论文首先基于边坡稳定性分析的有限差分的强度折减法理论，针对边坡坡体与地基土相同和采用岩石地基两种工况，分析边坡加固区宽度和土体黏聚力、加固区进入地基土体深度和边坡几何参数等因素对稳定性和滑动面的影响。结果表明：当边坡与地基土相同时，不同加固宽度下边坡安全系数随加固区土体黏聚力增加呈先减少后增加的趋势，且当土体黏聚力达到临界值时安全系数趋于稳定；随着加固区土体黏聚力的增大，边坡由浅层变成深层滑动并最终完全不通过加固区，通过将加固区适当深入地基土可以提高边坡安全系数；当边坡采用岩石地基时，随加固区土体黏聚力增加，安全系数总体上呈现先减少后近似线性增加，相同条件下边坡安全系数比边坡与地基土相同时整体上提高了0.5~1倍，加固区土体黏聚力越大时，边坡安全系数越高。其次，将加筋碎石桩用于边坡浅层加固设计中，开展了13组土工布加筋碎石桩加固砂土边坡室内缩尺模型试验，综合考虑了桩位、桩长、布置形式及其加筋土工布强度等因素的影响，基于边坡极限承载力确定了单桩工况下边坡最佳桩位(x/H)opt=0.8和最佳桩长(L/H)opt=0.75；土工布强度越大边坡极限承载力越高，所对应的边坡破坏时碎石桩桩体变形角度也就越大；加筋碎石桩的存在能有效阻止坡体的水平位移，其滑动面近似呈圆弧形。最后，基于ABAQUS数值分析平台，分析了碎石桩加固边坡稳定性、桩后推力和桩前土体抗力的分布规律及桩身变形。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 本文的研究背景、目的及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 本文研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 边坡加固技术的研究现状

1.2.2 土工布的介绍

1.2.3 加筋碎石桩的研究现状

1.3 本文的研究内容与方法

1.4 本文的研究思路

第二章 基于FLAC3D强度折减法的边坡加固数值分析

2.1 引言

2.2 边坡的分类

2.3 FLAC3D简介

2.3.1 应用范围

2.3.2 计算模式

2.3.3 优缺点分析

2.3.4 边坡稳定性分析的强度折减法简介

2.4 边坡加固分析计算方案

2.5 计算结果分析

2.5.1 边坡与地基土质相同

2.5.2 边坡与地基土质不同（岩石地基）

2.6 小结

第三章 加筋碎石桩加固砂土边坡的试验研究

3.1 引言

3.2 试验设计与方法

3.2.1 模型试验概况

3.2.2 试验设备

3.2.3 模型试验采用的加筋布

3.2.4 模型试验采用的砂土

3.2.5 模型试验采用的碎石

3.2.6 模型边坡填筑及碎石桩制作

3.2.7 试验方案及破坏标准

3.3 试验数据分析

3.3.1 最佳桩位x的确定

3.3.2 最佳桩长L的确定

3.3.3 碎石桩的布置形式影响分析

3.3.4 模型加筋碎石桩土工布强度影响分析

3.3.5 边坡坡面水平位移分析

3.3.6 加筋碎石桩弯曲变形分析

3.3.7 边坡破坏滑动面分析

3.4 小结

第四章 加筋碎石桩加固砂土边坡的数值模拟

4.1 引言

4.2 模型的建立

4.2.1 ABAQUS简介

4.2.2 模型参数

4.3 模拟结果分析

4.3.1 不同工况下稳定性分析

4.3.2 桩后推力和桩前抗力分布分析

4.3.3 桩体变形分析

4.4 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 本文不足以及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果

一、研究生期间完成的学术论文

二、研究生参与的科研项目

已毕业研究生毕业论文