库岸挡墙加固支挡结构受力特性及稳定性研究

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库区在运营过程中,库岸挡墙由于长期的风吹日晒、波浪冲刷等原因,出现了变形、裂缝,甚至崩塌等病害,严重危害两岸人民的生命财产安全,影响库区的正常运行。但由于前人对相关库岸涉水挡墙研究较少,并且可以提供参考的类似工程不多,鉴于此结合重庆市“石板坡长江大桥下挡墙排危抢险工程”,研究库岸病害挡墙及加固支挡结构的受力特性及稳定性,并结合现场监测数据进行分析。主要研究工作及成果如下:(1)对现场岩土体取样并进行试样制备,通过单轴压缩试验,运用岩石抗压强度和弹性模量计算公式,得到泥岩的抗压强度值和弹性模量值;再进行三轴压缩试验,分别得到自然状态和饱水状态下不同围压与最大主应力的关系曲线,进而获取岩体的粘聚力和内摩擦角,为后续方案比选和数值模拟分析做好基础数据准备。(2)运用PLAXIS软件程序,采用有限元强度折减法对原库岸整体稳定性进行分析,发现随着水位的不断上升,库岸整体稳定性安全系数在不断下降。结合库岸的地形还有岩层特性,选取悬臂式桩板结构形式作为加固方案,结合“m”法确定该加固方案的桩尺寸为2.5m,桩间距为4m。(3)通过对加固前后库岸进行数值模拟分析,发现选择悬臂式桩板结构有很明显的加固效果,加固后安全系数随水位上升先减小后增大,表明存在一个最危险水位,应该以该水位作为校核水位。通过桩板结构的弯矩和剪力变化可以看出,在泥岩段有很强的嵌固效果,对库岸滑坡起到了有效的支挡作用。对水位长期周期性循环作用下的库岸进行数值模拟,得到循环次数为4次、40次和400次时的库岸变形和加固桩板结构受力情况,发现随水位循环次数的增加,库岸土体的抗剪强度参数不断衰减,进而使得库岸整体变形量和桩身应力值不断增大,且均先快后缓,同时库岸较大位移变形的集中区域不断向上向后收缩。(4)在桩前后布设土压力盒,对桩前后受到的土压力进行监测。通过对监测数据进行采集分析,绘制土压力随埋深变化曲线,可以看出桩后土压力分布大致呈现出三角形,桩前土压力先减小后增大,并且大于桩后土压力,说明桩前岩土体给桩板结构提供了抗滑力,起到了很好的抗滑和嵌固作用。
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