荷载作用下高陡边坡岩体力学行为及桥基位置确定方法研究

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第1章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1高陡边坡桥基位置确定方法

1.2.2边坡岩体力学行为的研究

1.2.3边坡稳定性研究

1.3存在的主要问题及解决方法

1.4论文主要研究内容及技术路线

1.5工作基础

第2章高边坡数值分析专用程序的开发

2.1研究对象的分类

2.2不连续面的力学性质及处理方法

2.3接触问题力学描述

2.4接触问题虚位移原理

2.4.1接触边界变形与受力条件

2.4.2不同接触状态虚位移原理

2.4.3接触问题整体平衡方程

2.5本文采用的接触单元

2.5.1等厚度接触单元

2.5.2变厚度接触单元

2.5.3坐标转换

2.6增量法求解接触问题过程

2.7接触判据

2.8连续介质的处理方法

2.8.1各向同性介质

2.8.2横观各向同性介质

2.9数值分析专用程序的开发要点

2.9.1网格剖分与优化

2.9.2接触单元刚度矩阵

2.9.3单元信息存储方式

2.9.4接触状态的判别

2.9.5程序主要流程

2.9.6数据接口

2.9.7接触有限元程序验证

第3章荷载作用下均质高边坡岩体力学行为特征

3.1基本模型

3.2竖直荷载作用下高边坡岩体基本力学行为特征

3.2.1边坡岩体应力特征

3.2.2边坡岩体应力影响范围

3.2.3对坡面岩体应力的影响

3.2.4基底接触面应力分布特征

3.2.5边坡的位移特征

3.3边坡岩体力学行为影响因素分析

3.3.1荷载强度的影响

3.3.2桥基水平距离的影响

3.3.3坡度的影响

3.3.4坡高的影响

3.3.5桥基宽度的影响

3.3.6水平荷载的影响

3.4坡形对边坡岩体应力的影响

3.4.1折线形边坡二级边坡坡高的影响

3.4.2折线形边坡坡度差的影响

3.4.3台阶形边坡台阶宽度的影响

3.5本章小结

第4章荷载作用下层状高边坡岩体力学行为特征

4.1分析方法的选用

4.2层状边坡数值分析过程

4.3层状边坡岩体力学行为特征

4.3.1边坡岩体应力分布特征

4.3.2边坡的位移特征

4.3.3荷载对边坡岩体应力的影响

4.4层状岩体边坡力学行为影响因素分析

4.4.1层面角度的影响

4.4.2边坡坡度的影响

4.4.3力学参数的影响

4.5本章小结

第5章荷载作用下卸荷裂隙岩体高边坡力学行为特征

5.1分析过程

5.2荷载作用下卸荷裂隙高边坡岩体力学行为特征

5.2.1边坡岩体应力特征

5.2.2荷载对坡(裂隙)面岩体应力的影响

5.2.3边坡岩体应力影响范围

5.2.4卸荷裂隙的位移特征

5.3卸荷裂隙边坡岩体力学行为特征影响因素分析

5.3.1卸荷裂隙深度Hx

5.3.2桥基相对裂隙的距离Shx

5.3.3卸荷裂隙位置Sx

5.4卸荷裂隙接触应力分布特征

5.5本章小结

第6章长大贯通结构面力学行为特征及节理岩体的稳定性分析

6.1长大贯通结构面力学行为特征

6.1.1分析模型建立方法

6.1.2结构面接触应力分布特征

6.1.3结构面接触应力影响因素分析

6.1.4长大贯通结构面边坡稳定性分析

6.2节理岩体稳定性及影响因素分析

6.2.1节理岩体稳定性分析方法

6.2.2节理岩体稳定性分析算例

6.2.3节理岩体稳定性影响因素

6.3岩体边坡潜在破坏面位置确定

6.4本章小结

第7章高陡岩体边坡桥基位置确定方法

7.1基于应力影响范围桥基位置确定方法思路

7.2坡面岩体应力影响系数最大值的确定

7.2.1 ηmax与荷载强度的关系

7.2.2 ηmax与桥基水平距离的关系

7.2.3 ηmax与坡度的关系

7.2.4 ηmax与桥基宽度的关系

7.2.5 ηmax与S、α、B、q的拟合关系

7.3安全应力影响系数的限定

7.4桥基位置的确定

7.4.1均质岩体边坡

7.4.2层状岩体边坡

7.5特殊情况下桥基位置确定

7.5.1桥基在坡中部时桥基位置确定

7.5.2折线边坡桥基位置的确定

7.5.3存在卸荷裂隙时桥基位置确定

7.5.4存在长大贯通结构面时桥基位置确定

7.5.5低边坡桥基位置确定

7.6高陡边坡桥基位置确定工作步骤

7.7高陡边坡桥基位置确定举例

7.7.1下涝溪大桥

7.7.2清水河大桥

7.7.3马水河大桥

7.7.4姚家湾大桥

7.8本章小结

附图 基本桥基距离

第8章工程实例

8.1桥址区工程地质概况

8.2边坡稳定性初步分析

8.3桥基位置确定

8.4边坡岩体力学行为特征数值分析

8.4.1分析模型建立

8.4.2边坡岩体力学行为特征

8.4.3危险块体稳定性分析

8.5荷载作用下边坡岩体力学行为特征模型试验分析

8.5.1模型试验过程

8.5.2边坡位移特征

8.5.3位移反算

8.5.4边坡破坏模式

8.6边坡位移特征DEM分析

8.7边坡位移特征现场监测

8.8本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研项目