框架錨桿支護(hù)凍土邊坡的多場(chǎng)耦合分析.pdf

1、弄清凍土邊坡的凍結(jié)和融化過(guò)程是預(yù)防和防治凍土邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵，而凍土邊坡的凍結(jié)和融化過(guò)程是溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)相互作用的綜合問(wèn)題，要有效的預(yù)防和防止凍土邊坡的失穩(wěn)，需在充分考慮凍土的水分場(chǎng)、溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)耦合作用的前提下，對(duì)凍土邊坡進(jìn)行支護(hù)。
　　為了研究框架錨桿支護(hù)凍土邊坡的工作機(jī)理，建立了框架錨桿支護(hù)凍土邊坡的耦合計(jì)算模型，該模型考慮了水—熱—力耦合、支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體耦合及框架錨桿與土體的協(xié)同作用。并將凍土視為平面彈性體，用顯熱

2、容法考慮了土體中的冰水相變潛熱，用冰阻抗因子考慮了各參數(shù)隨時(shí)間的變化，給出了凍土的水分場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)基本方程。把錨桿看成桿單元、框架看成梁?jiǎn)卧?，用組合式考慮了框架錨桿和土體的耦合，推導(dǎo)了框架錨桿與土體協(xié)同作用的平衡方程，從而建立了框架錨桿支護(hù)凍土邊坡的多場(chǎng)耦合模型。
　　采用有限元法和有限差分法對(duì)模型進(jìn)行求解，基于 MATLAB軟件平臺(tái)編寫了計(jì)算程序，通過(guò)已有的試驗(yàn)考證了程序的正確性。算例分析給出了邊坡溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和

3、支護(hù)結(jié)構(gòu)凍融反應(yīng)的分布規(guī)律，結(jié)果表明：（1）坡面上部受氣溫影響較大，融化時(shí)活動(dòng)層含水量接近飽和，底部出現(xiàn)過(guò)飽和的“水泡”；（2）凍結(jié)時(shí)剪應(yīng)力最大值是融化時(shí)的兩倍左右且分布均勻，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，融化時(shí)剪應(yīng)力在活動(dòng)層和穩(wěn)定凍土層交界面發(fā)生突變，此時(shí)邊坡不穩(wěn)定，該交界面是潛在滑移面；（3）在一個(gè)凍融周期內(nèi)，凍結(jié)時(shí)水平位移增大，融化時(shí)水平位移減小，且隨坡高的增加而增大，三種工況下水平位移的關(guān)系為：凍結(jié)時(shí)>融化時(shí)>初始時(shí)；（4）一個(gè)周期內(nèi)錨桿力