论文部分内容阅读
我国是一个地震频发的国家,在地震作用下岩质边坡容易发生滑动和坍塌,造成难以估量的人类伤亡和基础设施的破坏。预应力锚索作为一种常用的边坡支护结构,在边坡加固措施中应用广泛。汶川地震震后调查表明边坡锚固技术有很好的抗震加固效果。然而目前边坡锚固机理及在地震作用下的稳定性评价理论研究仍不够成熟。因此,开展锚索加固机理及地震作用下锚固边坡稳定性研究有重要理论意义与工程实际价值。
目前在岩质边坡动力稳定性分析中,Newmark滑块位移法(又称Newmark法)是一种常用的边坡稳定性评价方法。然而Newmark法在计算锚固岩质边坡震后位移时,一般假设边坡屈服加速度系数为定值,没有考虑在地震时程中因滑块下滑引起的锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响。为此,本文基于弹性力学理论从力学角度分析了锚杆(索)的刚度系数计算方法,并以预应力锚索锚固岩质边坡模型为例,考虑锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响,推导了考虑锚索轴力实时动态效应的边坡震后位移计算方法,并进行了算例分析与模型试验验证。论文主要研究内容与结论如下:
(1)针对锚固岩质边坡,基于Mindlin位移解,论述了弹性范围内锚杆(索)极限抗拔力与其刚度系数计算方法,分析了岩土层参数对锚杆(索)受拉时其自由段与锚固段位移占总位移比例的影响,指出在一般岩土体中锚固段内发生的位移不容忽视,考虑锚固段位移得到的锚杆(索)刚度系数更加准确。
(2)基于拟静力模型,针对典型锚固岩质边坡,采用极限平衡法与Newmark法,考虑锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响,推导出锚固岩质边坡在地震作用下锚索轴力实时动态变化、边坡动态安全系数与实时屈服加速度系数以及震后位移计算的计算表达式,提出了锚固岩质边坡震后位移计算的实时动态Newmark滑块位移法。
(3)使用MATLAB编程,以地震波记录时间为时间间隔,通过计算每一个地震时间间隔的锚索轴力、边坡动态安全系数与屈服加速度系数并进行实时动态更新,实现了实时动态Newmark滑块位移法计算锚固岩质边坡震后位移过程。
(4)结合算例,对比分析了不同边坡模型参数下实时动态Newmark滑块位移法与Newmark法计算的震后位移差异,发现实时动态Newmark滑块位移法较Newmark法计算的震后位移要偏小,且两者之间的差异会随着边坡整体稳定性的提高而逐渐减小,随地震峰值加速度系数与锚固段岩体弹性模量增大而逐渐增大。
(5)对比振动台模型试验实测结果,实时动态Newmark滑块位移法较Newmark法计算的震后位移更接近实测结果,验证了本文提出的实时动态Newmark滑块位移法的合理性。
目前在岩质边坡动力稳定性分析中,Newmark滑块位移法(又称Newmark法)是一种常用的边坡稳定性评价方法。然而Newmark法在计算锚固岩质边坡震后位移时,一般假设边坡屈服加速度系数为定值,没有考虑在地震时程中因滑块下滑引起的锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响。为此,本文基于弹性力学理论从力学角度分析了锚杆(索)的刚度系数计算方法,并以预应力锚索锚固岩质边坡模型为例,考虑锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响,推导了考虑锚索轴力实时动态效应的边坡震后位移计算方法,并进行了算例分析与模型试验验证。论文主要研究内容与结论如下:
(1)针对锚固岩质边坡,基于Mindlin位移解,论述了弹性范围内锚杆(索)极限抗拔力与其刚度系数计算方法,分析了岩土层参数对锚杆(索)受拉时其自由段与锚固段位移占总位移比例的影响,指出在一般岩土体中锚固段内发生的位移不容忽视,考虑锚固段位移得到的锚杆(索)刚度系数更加准确。
(2)基于拟静力模型,针对典型锚固岩质边坡,采用极限平衡法与Newmark法,考虑锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响,推导出锚固岩质边坡在地震作用下锚索轴力实时动态变化、边坡动态安全系数与实时屈服加速度系数以及震后位移计算的计算表达式,提出了锚固岩质边坡震后位移计算的实时动态Newmark滑块位移法。
(3)使用MATLAB编程,以地震波记录时间为时间间隔,通过计算每一个地震时间间隔的锚索轴力、边坡动态安全系数与屈服加速度系数并进行实时动态更新,实现了实时动态Newmark滑块位移法计算锚固岩质边坡震后位移过程。
(4)结合算例,对比分析了不同边坡模型参数下实时动态Newmark滑块位移法与Newmark法计算的震后位移差异,发现实时动态Newmark滑块位移法较Newmark法计算的震后位移要偏小,且两者之间的差异会随着边坡整体稳定性的提高而逐渐减小,随地震峰值加速度系数与锚固段岩体弹性模量增大而逐渐增大。
(5)对比振动台模型试验实测结果,实时动态Newmark滑块位移法较Newmark法计算的震后位移更接近实测结果,验证了本文提出的实时动态Newmark滑块位移法的合理性。