【摘要】：高樁碼頭能獲得良好的水深條件,是近岸軟土地基上最為常見的港口水工結(jié)構(gòu)型式。近幾年來,高樁碼頭岸坡失穩(wěn)的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,有的需要昂貴的費用進行修復(fù)。樁基碼頭的岸坡滑動涉及到碼頭的整體穩(wěn)定、影響碼頭的正常使用,嚴(yán)重威脅著人民的生命財產(chǎn)安全。影響高樁碼頭岸坡穩(wěn)定的不利因素主要包括地質(zhì)條件、樁基施工、水位漲落以及人為因素。與碼頭設(shè)計、施工、監(jiān)理及運行管理相關(guān)人員需執(zhí)行碼頭建設(shè)相關(guān)法規(guī)或者強制性標(biāo)準(zhǔn),以保證工程正常使用。因此,開展高樁碼頭岸坡穩(wěn)定性研究具有十分重要的意義。目前,岸坡穩(wěn)定性分析方法有很多,但是這些方法自身都存在著不同程度的優(yōu)缺點。因此,如何對其合理的選擇已成為人們關(guān)注的重點。本文首先在對岸坡穩(wěn)定性分析方法的研究成果及最新進展進行總結(jié)評述的基礎(chǔ)上,介紹了各種常用的岸坡穩(wěn)定性分析方法,然后緊緊圍繞有限元強度折減法,對岸坡穩(wěn)定性進行了一系列的研究,并對強度折減法進行修改。主要內(nèi)容如下:(1)闡述了有限元強度折減法以及岸坡穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了關(guān)于岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)的計算方法,并分析其各自的優(yōu)缺點;(2)圍繞本構(gòu)關(guān)系,簡單介紹了屈服準(zhǔn)則、流動法則以及硬化規(guī)律,重點對常用的M-C屈服準(zhǔn)則以及各種D-P屈服準(zhǔn)則進行了詳細(xì)的說明,并對它們進行了一系列的推導(dǎo);(3)介紹強度折減法在ABAQUS中的應(yīng)用,重點對幾種常見的岸坡失穩(wěn)判據(jù)進行了說明,并闡述了有限元計算過程中需要注意的事項;(4)分別研究了單因素對高樁碼頭岸坡穩(wěn)定性的影響,包括打樁施工、水位變化和堆卸荷載。在ABAQUS中建立有限元模型,并采用有限元強度折減法計算安全系數(shù)。根據(jù)計算得到的岸坡在不同因素影響下的安全系數(shù)變化情況,分析各因素導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)的原因。在分析打樁施工和水位變化對岸坡的影響時,同時采用傳統(tǒng)極限平衡法進行計算,并將兩者的計算結(jié)果進對行對比,以驗證有限元強度折減法可靠性;(5)結(jié)合具體高樁碼頭工程實例,重點研究碼頭使用過程中的堆卸荷載對岸坡穩(wěn)定性的影響,并分別計算在三種失穩(wěn)判據(jù)情況下岸坡安全系數(shù)值,對比分析三種失穩(wěn)判據(jù)各自的適用性,從而更好地指導(dǎo)工程實踐。同時,研究不同D-P準(zhǔn)則下對岸坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響,并與實際計算結(jié)果對比。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U656.113
【圖文】：

個區(qū)域的面積相對較大，所以其是影響岸坡穩(wěn)定的主要區(qū)域。我們將其稱之為塑性區(qū)C 區(qū)，靠近塑性區(qū) B 區(qū)，一般將靠近塑性區(qū)的區(qū)域稱之為彈性區(qū)。彈性區(qū)距離樁較遠(yuǎn)所以其發(fā)生的應(yīng)力變形可以視為彈性變形，其產(chǎn)生的超孔隙水壓力可忽略不計。靠近C 區(qū)的是 D 區(qū)，這個區(qū)域稱之為非擾動區(qū)，即打樁對其產(chǎn)生的影響很小，可以忽略不計。

該模型不能簡化為二維平面問題，但可以利用對稱性將模型進行簡化。高樁碼頭適用于可以沉樁的各種地基，特別適用于軟土地基。所以對于無樁模型，初始滲透系數(shù) k=3.6e-5m/s，孔隙比 e=0.54。岸坡尺寸如下：坡高 10m，坡頂和坡腳處水平各 10m，坡腳高 10m，坡度為 1:1.5。按照對稱性，岸坡的 Z 向?qū)挾热?1.6m。表 4.1 材料強度參數(shù)Tab.4.1 Material strength parameters密度（kg/m3）彈性模量（Pa）泊松比粘聚力（Pa）內(nèi)摩擦角膨脹系數(shù)間隙流體比重土體 1800 2e6 0.3 16e3 20 0 1樁 2000 3e10 0.2 - - - -對于有樁的模型，樁半徑 r=0.4m，樁長 20m，樁采用線彈性模型。分別分析 1 根樁、2 根樁、4 根樁的情況下岸坡穩(wěn)定性問題。模型圖如下 4.2 所示：

33圖 4.3 各情況下岸坡塑性區(qū)云圖Fig.4.3 The plastic zone of slope contour under various circumstances通過對比不同情況下岸坡塑性應(yīng)變云圖可以發(fā)現(xiàn)，隨著岸坡土體的逐步固結(jié)，塑性區(qū)圓弧半徑在逐步減小，并且圓弧滑動面被樁所截斷，塑性區(qū)域的面積也隨著樁的增加而減小。當(dāng)打入第四根樁之后，圓弧滑動面徹底消失，塑性區(qū)集中在樁身周圍，而且區(qū)域都較小。輸出碼頭岸坡節(jié)點水平位移變化關(guān)系曲線如圖 4.4 所示：由于節(jié)點水平位移突變是最直觀判斷岸坡是否失穩(wěn)的判據(jù)，所以以岸坡節(jié)點水平

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本文編號：2803125