论文题目：降雨条件下微型桩—土共同作用机理研究
摘要：边坡稳定性是岩土工程和土木工程领域的一个重要研究课题。微型桩边坡支护是一种新的边坡支护方式。与传统的抗滑维稳支撑结构相比,微型桩具有施工快捷方便,体积小,施工快速,适用范围广等优点。微型桩作为控制滑坡稳定性的新技术,其在工程中的实际应用相对较晚,且对项目的实际使用多为经验法,相关设计理论等也还不完善。关于微型桩加固的目前研究正处于初步阶段,特别是对于雨后的微型桩边坡修复工程,这对微型桩未来的发展和应用是非常不利的。基于室内模型试验,研究了降雨条件下微型桩支护边坡作用下微型桩内部应力分布,桩侧土压力分布和桩顶位移情况。试验结果表明:试验前,采用分层填筑的方法由坡底向坡顶制作边坡,由于制作顺序是从下而上进行,因此存在下层坡体被过多击实的问题。从而导致边坡上层土体相较于下层而言较松,加载后变形大。微型桩的受力特点大致相同,但同一根桩上、中、下部位受力特点有明显差别。表现为中部应变最大,下部应变其次,上部应变最小,且桩体上部应变值为负,由此可以推断桩体由下到上弯矩方向相反,中部是反弯点;基于ABAQUS有限元软件针对室内模型试验建立降雨入渗条件下微型桩支护边坡的有限元模型,并对其雨后边坡稳定性进行了相应的分析,分析了降雨持续时间和桩间距对边坡稳定性的影响。并得出了一系列结论:随着降水量的增加,边坡土体的饱和度增加;由于微型桩的阻塞作用,微型桩位置处土体左右饱和度始终呈现出阶梯型变化,与无桩边坡区别明显;边坡的应力也随着降雨而变化,并且桩侧位置出现应力集中现象,表明随着潜在滑动面的发展,微型桩在逐渐发挥阻碍作用。比较模型试验和有限元模拟表明,微型桩结构对于滑坡的加固效果明显,与传统的抗滑桩结构相比,微型桩属于柔性支护,其虽然不能像传统的支护桩一样单独发挥加固作用,但其可通过微型桩群桩之间相互作用而改善其自身刚度不足等缺陷,因此,微型桩多被认为是一种支护系统,通过桩与桩之前的相互作用而产生支护的效果,其为进一步研究微型桩提供了理论基础。
关键词：雨水作用;微型桩;边坡稳定;作用机理;ABAQUS
学科专业：桥梁与隧道工程
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究依据
1.2 国内外研究现状
1.2.1 降雨型边坡稳定性研究动态
1.2.2 微型桩边坡支护研究动态
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 边坡稳定性及降雨入渗理论
2.1 边坡稳定性分析方法
2.1.1 极限平衡法
2.1.2 变分计算法
2.1.3 极限分析法
2.1.4 强度折减法
2.2 雨水渗透准则
2.2.1 达西渗流定律
2.2.2 渗流基本计算方法
2.3 微型桩抗滑设计
2.3.1 微型桩的轴向力
2.3.2 微型桩横向承载力
2.4 本章小结
第3章 降雨条件下微型桩支护模型试验
3.1 试验目的
3.2 参数测定
3.2.1 土体密度、含水量
3.2.2 土体粘聚力和内摩擦角
3.2.3 土体弹性模量
3.2.4 土体渗透系数
3.2.5 降雨参数选取
3.2.6 铝管参数测定
3.3 试验设计
3.3.1 试验仪器设备
3.3.2 微型桩布置
3.3.3 加载设计
3.4 试验结果及分析
3.5 本章小结
第4章 基于强度折减法的有限元分析
4.1 ABAQUS简介及应用
4.1.1 ABAQUS软件简介
4.1.2 ABAQUS本构模型
4.1.3 ABAQUS几何模型
4.2 ABAQUS强度折减法
4.3 降雨入渗边界条件分析
4.4 ABAQUS中接触实现方法
4.5 本章小结
第5章 降雨入渗条件下微型桩支护边坡数值分析
5.1 引言
5.2 ABAQUS有限元软件适用性分析
5.3 有限元模型的建立
5.3.1 材料及模型的选取
5.3.2 单元选择及网格划分
5.4 降雨入渗条件下边坡稳定性分析
5.5 微型桩接触应力和弯曲应力分析
5.5.1 微型桩-土相互作用接触应力分析
5.5.2 微型桩弯曲应力分析
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢