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近年来,随着国民经济的快速发展,在诸如水电、露天采矿、能源交通及建筑场地等工程活动领域出现了越来越多的高陡边坡,这些边坡往往成为制约该工程是否合理及成败的重要因素。而边坡的稳定性分析是边坡支护工程的首要问题,因此,边坡稳定性问题一直是岩土工程界的一个重要的研究内容。
类土质边坡是当前边坡工程领域的一个主要和重要的边坡,由于地形条件、地质结构和环境背景复杂多变,类土质边坡的变形失稳机制和加固工程对策有其自身的特点,为了解决有关工程技术难题,一些专家、学者和广大工程技术人员,积极应用工程地质学、岩土力学等学科的知识和成果,开展了广泛的科学研究和工程实践,取得了不少进步和发展。
类土质边坡的物质成分为力学强度较低的土体,且具有结构面效应,因此其变形既具有土质边坡的特点,也具有岩石边坡的特点。由于类土质边坡工程地质条件复杂且差异巨大,虽然目前的基础工程设计理论和施工技术比几十年前有突飞猛进的发展,但是,由于问题的复杂性,研究手段的局限性以及研究工作的具体困难,还有很多问题没有很好解决,值得研究和探讨。
预应力锚索框架是一种新型的边坡加固防护技术,它是通过钢筋混凝土框架将锚索的锚固力传递给坡体,改变坡体应力状态,调用坡体自稳能力的一种主动加固方法。它安全稳定、轻巧美观,经济效益明显优于传统的重型支挡结构。在公路、铁路等大型土木工程的边坡治理中,开始广泛的采用预应力锚索和框架梁联合支护体系,实践证明这种岩土锚固方法加固边坡效果良好。但目前预应力锚索框架梁的理论工作却很滞后,其设计计算没有相关的规范做出统一规定,理论严重落后于实践,各设计单位一般都采用经验类比法来估算框架梁内力,或者按一般建筑物基础的方法来计算框架梁内力。由于这些方法、模型本身的局限性,从而制约了这类方法的发展和完善。
本文针对类土质边坡和预应力锚索框架梁的研究现状,结合广州丽山温泉度假村边坡支护工程的应用实践,着重于预应力锚索框架梁的荷载传递规律和加固类土质边坡的设计计算探讨。主要研究内容:①分析了类土质边坡的破坏方式、破坏机理和滑坡特性。②对预应力锚索框架梁工作过程和受力阶段进行受力分析,并在此基础上研究了锚索加载后其预应力通过框架梁在岩土体中的传递规律,分析了在预应力作用下岩土体中应力及位移的分布形式,并给出了其相应的表达式。③系统阐述了预应力锚索框架梁的设计计算内容,给出了框架梁设计计算参数方法。④利用Winkler弹性地基梁理论,分别采用解析法和有限差分法推导了框架梁内力计算公式,并对两种方法进行比较分析。⑤结合理论研究,对工程实践进行算例分析,并验算计算结果,进一步验证了本文预应力锚索框架梁设计理论的合理性。⑥最后通过以上工作对类土质边坡中锚索框架梁支护体系的设计提出了进一步完善的建议。