三維塌落拱的形成機理及其在邊坡工程中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，樁錨結(jié)構(gòu)已廣泛地應(yīng)用于邊坡、滑坡、基坑、大壩等工程中，但其設(shè)計理論研究卻滯后于工程應(yīng)用。這是由于巖土體、樁、預(yù)應(yīng)力錨索三者之間是一個共同的受力機體，它們相互約束與牽制，預(yù)應(yīng)力的施加會改變支護結(jié)構(gòu)上的土壓力分布，從而影響支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。因此解決支護結(jié)構(gòu)上的土壓力問題對工程設(shè)計至關(guān)重要，它是安全經(jīng)濟的發(fā)揮支護結(jié)構(gòu)功能的重要前提。
　　 在樁錨結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)與巖土體的相互作用，土壓力在空間發(fā)生重分布。土壓力的重分布即土拱效應(yīng)

2、，本文將這種空間土拱效應(yīng)稱之為三維塌落拱效應(yīng)。
　　 土拱是土體不均勻變形過程中逐漸形成的荷載傳遞形式，對巖土工程中應(yīng)力場和位移場的變化和發(fā)展過程產(chǎn)生著重要影響。土拱效應(yīng)以及與之相關(guān)的土壓力計算問題長期以來為工程界所關(guān)注，特別是20世紀(jì)以來，有關(guān)土拱效應(yīng)的實測數(shù)據(jù)、模型試驗和理論研究的成果逐漸增多，并開始應(yīng)用于實際工程中，且取得了較好的效果。但同時可以看出，迄今為止，有關(guān)土拱效應(yīng)的理論研究尤其是空間方面土拱效應(yīng)的理論研究還很不成

3、熟，人們對土拱效應(yīng)的理解還不夠深入，在計算方法上仍存在著一些值得探討的問題，因此開展這方面的研究工作變得非常有必要。本文針對目前土拱效應(yīng)理論的研究現(xiàn)狀，在前人研究工作的基礎(chǔ)上，對樁錨支擋結(jié)構(gòu)的土拱效應(yīng)進行了較為深入的研究，取得的主要研究成果包括：
　　 (1)從理論方面討論了樁錨結(jié)構(gòu)中土拱的成拱機理和形成條件。全面總結(jié)了土拱的基本概念、形成機理、分類、存在條件、土拱拱腳存在形式以及土拱效應(yīng)的影響因素；給出了土拱的破壞類型；詳細地

4、分析了水平土拱與豎向土拱形成機理與過程；并在前人的基礎(chǔ)上，提出了關(guān)于土拱拱腳存在形式及拱腳處持力結(jié)構(gòu)的新見解；進一步完善了土拱存在條件理論，將土拱存在條件概括為強度條件。
　　 (2)成拱條件的研究。總結(jié)分析國內(nèi)外已有的土拱計算方法后，提出新的破壞模式，建立了新的土拱計算方法，推導(dǎo)出了臨界樁間距、塌落拱的拱高以及三維塌落拱內(nèi)土壓力的計算公式。并分析了巖土體參數(shù)c、ψ值、樁間距L、樁寬B和深度z等對拱高和塌落拱內(nèi)土壓力的影響。