锚杆失效对框架锚杆加固边坡稳定性可靠度影响分析

论文摘要

近年来无论是地下空间的发展还是道路的建设都会出现边坡工程,而且我国地震频发,因此边坡稳定性问题备受关注。框架预应力锚杆支护结构不但施工方便而且安全可靠,在实际工程中广为使用。国内外大量的学者对其进行了研究分析,但是目前对框架预应力锚杆支护结构进行稳定性分析时常采用定值法,没有考虑土体参数变异性,也没有考虑地震的不确定性,导致在工程中用安全系数法计算出来的结果是安全的,但实际中边坡却发生了破坏。如果将可靠度理论引入框架预应力锚杆支护结构的设计,将参数的随机性考虑进去,则计算结果更加准确,减少破坏的发生。目前,锚杆失效对框架预应力锚杆支护结构地震稳定性的研究还严重不足,本文在现有研究的基础上,主要的研究工作为:(1)基于框架预应力锚杆锚固作用机理,研究了锚杆的失效特点及主要失效模式,分析了影响框架预应力锚杆支护结构可靠度的随机变量。(2)基于可靠度理论,建立了单根锚杆失效功能函数以及单根锚杆失效后边坡内部稳定性功能函数,借助具体工程实例,用验算点法计算了单根锚杆失效时加固边坡的可靠指标,并利用蒙特卡洛法编制MATLAB程序。对工程实例进行模拟分析,将模拟结果与理论计算结果进行对比,结果显示两者变化规律一致,数值相差较小。(3)以具体的工程实例为背景,利用有限元软件GeoStudio 2012模拟分析了地震作用下单根锚杆失效对边坡稳定性的影响以及地震加速度对边坡稳定性可靠度的影响。对比分析了在地震作用下,单根锚杆失效时其余锚杆的轴力增加值与边坡土体的位移增加值。结果表明,锚杆失效对边坡稳定性有非常显著的不利影响,在边坡支护设计中,不仅要考虑不确定性因素的影响,更要对关键部位的锚杆进行特殊设计。(4)研究了土体物理参数(重度?、黏聚力c、内摩擦角?)变异性单一变量以及组合双变量对边坡可靠指标的影响,并且比较了土体物理参数对边坡可靠指标影响的大小顺序,结果表明:单一变量变化时?的变异系数对边坡可靠指标的影响最大,组合双变量变化时,内摩擦角?的变异系数和重度?的变异系数同时变化时对边坡可靠度的影响最大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 锚固技术的发展
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 锚杆失效的研究现状
•     1.3.2 边坡地震稳定性研究现状
•     1.3.3 可靠性理论在边坡工程中的应用现状
•   1.4 框架预应力锚杆的特点及失效形式
•     1.4.1 框架预应力锚杆的特点
•     1.4.2 框架预应力锚杆的失效形式
•   1.5 本文研究主要内容
• 第2章 框架预应力锚杆加固边坡可靠度分析理论
•   2.1 引言
•   2.2 结构极限状态
•   2.3 结构可靠度与可靠指标
•   2.4 框架预应力锚杆结构分析中存在的不确定性
•     2.4.1 随机性
•     2.4.2 模糊性
•     2.4.3 知识的不完善性
•   2.5 地震作用在边坡工程中的计算方法
•     2.5.1 拟静力法
•     2.5.2 Newmark滑块分析法
•     2.5.3 数值动力分析法
•   2.6 本章小结
• 第3章 单根锚杆失效下框架预应力锚杆加固边坡可靠度分析
•   3.1 引言
•   3.2 锚杆锚固作用原理
•   3.3 锚杆长度的计算
•   3.4 主要破坏形式滑移面搜索
•   3.5 影响边坡稳定性的随机变量及主要的概率分布
•     3.5.1 主要的随机变量
•     3.5.2 主要的概率分布
•   3.6 框架预应力锚杆加固边坡功能函数的建立
•     3.6.1 土压力的计算
•     3.6.2 单根锚杆失效功能函数的建立
•     3.6.3 单根锚杆失效后邻近锚杆功能函数的建立
•     3.6.4 单根锚杆失效后边坡内部稳定性功能函数的建立
•   3.7 结构可靠度计算方法
•     3.7.1 一次二阶矩法
•     3.7.2 二次二阶矩法
•     3.7.3 蒙特卡洛法
•   3.8 工程实例验算
•     3.8.1 工程简介
•     3.8.2 边坡计算模型
•     3.8.3 计算结果与分析
•   3.9 对比分析
•   3.10 本章小结
• 第4章 地震作用下锚杆失效对边坡稳定性影响数值模拟分析
•   4.1 引言
•   4.2 地震作用下加固边坡失稳机理的探讨
•   4.3 地震加速度的特性
•     4.3.1 地震加速度波形的最大幅值
•     4.3.2 地震加速度波形的频谱特性
•     4.3.3 地震加速度波形的持续时间
•   4.4 边坡稳定性分析数值模型的建立
•     4.4.1 GeoStudio介绍
•     4.4.2 数值算例
•     4.4.3 计算模型的建立
•     4.4.4 锚杆轴力变化分析
•     4.4.5 边坡土体位移分析
•     4.4.6 单根锚杆失效时加速度峰值对边坡稳定性的影响
•     4.4.7 峰值加速度对边坡稳定性可靠指标的影响
•   4.5 本章小结
• 第5章 土体参数变异性对框架锚杆加固黄土边坡可靠度影响分析
•   5.1 引言
•   5.2 土体参数的变异性
•   5.3 计算方法分析
•   5.4 工程算例
•   5.5 蒙特卡洛法试验次数研究
•   5.6 计算结果分析
•     5.6.1 土体参数单一变量对可靠指标的影响
•     5.6.2 土体参数双变量对可靠指标的影响
•   5.7 本章小结
• 结论与展望
•   结论
•   展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所获得的学术成果目录
• 附录B 攻读学位期间所参与的基金及项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 丁盛环

导师: 李忠,叶帅华

关键词: 框架预应力锚杆,锚杆失效,可靠度,土体参数变异性,边坡

来源: 兰州理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 兰州理工大学

分类号: TU43;TU476

总页数: 79

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