岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 612-623.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0035

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

框架预应力锚托板结构加固高填方边坡 设计与数值分析

朱彦鹏1, 2，陶钧1, 2，杨校辉1, 2，彭俊国1, 2，吴强1, 2   

  1. 1. 兰州理工大学 甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室，甘肃 兰州 730050； 2. 兰州理工大学 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃 兰州 730050
  • 收稿日期:2019-01-08 修回日期:2019-05-31 出版日期:2020-02-11 发布日期:2020-02-12
  • 作者简介:朱彦鹏，男，1960年生，硕士，教授，主要从事支挡结构、地基处理和工程事故分析与处理等方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:
    甘肃省科技重大专项计划项目（No.1302FKDA030）；教育部长江学者和创新团队支持计划项目（No.IRT_17R51）。

Design and numerical analyses of high-fill slope strengthened by frame with prestressed anchor-plates

ZHU Yan-peng1, 2, TAO Jun1, 2, YANG Xiao-hui1, 2, PENG Jun-guo1, 2, WU Qiang1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Gansu Province, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China; 2. Western Center of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Ministry of Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China
  • Received:2019-01-08 Revised:2019-05-31 Online:2020-02-11 Published:2020-02-12
  • About author:ZHU Yan-peng, male, born in 1960, Master, Professor, mainly engaged in the teaching and research of retaining structure, ground treatment, engineering accident analysis and treatment. E-mail: zhuyp@lut.cn
  • Supported by:
    This work was supported by the Major Special Science and Technology Project of Gansu Province (1302FKDA030) and the Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University of Ministry of Education of China (IRT_17R51).

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摘要： 在地质条件复杂的西北山区工程建设中，需要加固大量填方高边坡。为了对填方边坡提供足够的锚固力且保证其整体安全，提出了一种安全稳定、经济简便的新型框架预应力锚托板支挡结构。该种结构适用于加固填方量较大的边坡，且加固效果良好。基于极限平衡算法理论，提出了锚托板抗拔力的计算公式及稳定性计算方法；采用PLAXIS 3D有限元软件，对锚托板的计算方法进行了对比分析；分析了边坡的位移、框架立柱的内力，并采用某实际边坡工程的位移监测数据进行对比，说明了数值模拟结果的合理性，证明框架预应力锚托板结构有效地起到了加固边坡、限制位移的作用。通过对锚托板板身的轴力以及摩阻力强度在施工过程中变化趋势的分析，揭示了该结构与土体的作用机制，并探讨了预应力值大小对该结构的影响。分析结果可为框架预应力锚托板加固高填方边坡的设计提供参考。

关键词: 高填方边坡, 极限抗拔力, 稳定性, 新型支挡结构, PLAXIS 3D

Abstract: Plenty of high-fill slopes need to be strengthened in engineering projects in the mountainous area of the northwestern district of China with complex geological conditions. To provide sufficient anchoring force to fill slopes and to ensure their stabilities, we put forward a new structure of safety, stability, economy and convenience, named frame with prestressed anchor-plates, which suits for reinforcing the slopes with large fill, and whose reinforcement effect is great. Based on the limit equilibrium theory, we proposed the formula for pull-out resistance and the checking calculation method for the stability. Finite element analysis software PLAXIS 3D was applied to compare and verify the results of the proposed method. The displacement of the slope and the internal forces of a column in the frame are further analysed, which explains the rationality of the results of numerical simulation, and proves that the frame with prestressed anchor-plates is effective for strengthening the slope and limiting the displacement by comparing with the displacement data of a slope project. By analysing the variation of axial force and frictional strength during the process of construction, the working mechanism between the plates and the soil is exposed, and the influence of the prestress on the structure is explored. The analysis results guide the design of high-fill slopes strengthened by the frame with prestressed anchor-plates.

Key words: high-fill slope, ultimate pull-out resistance, stability, a new supporting and retaining structure, PLAXIS 3D

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