膨胀土在我国分布非常广泛，由它引起的工程事故频繁，给国家带来了巨大的经济损失。云桂高速铁路经过大量的膨胀土地区，沿线膨胀土高边坡及其支挡结构成为高速铁路安全的关键点。基于“以柔治胀”的理念，采用多级边坡组合式支挡结构、柔性生态护坡是两种较好的膨胀土高边坡支护措施。
本书共11章，包括膨胀土路堑边坡加固与防护措施、膨胀土工程特性试验、膨胀土高边坡稳定性、膨胀土多级边坡支挡结构设计理论、膨胀土多级支挡结构现场试验研究、膨胀土多级支挡结构数值分析、膨胀土路堑边坡柔性生态护坡设计方法、云桂铁路柔性生态护坡试验研究等。
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目录
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第1章 绪论 1
1.1 膨胀土判别和分类 2
1.2 膨胀土结构特征 7
1.3 膨胀土强度特征 7
1.4 膨胀土胀缩性 9
1.5 膨胀土边坡稳定性 13
1.5.1 理论研究 13
1.5.2 极限平衡法 15
1.5.3 数值分析法(强度折减法）15
1.5.4 极限分析 17
1.5.5 膨胀土边坡稳定性分析 18
1.6 膨胀土室内试验研究 20
1.6.1 剪切强度试验 20
1.6.2 膨胀力试验 20
1.6.3 室内模型试验 21
1.7 膨胀土边坡加固方法研究 22
1.7.1 锚杆(索）框架梁或土钉墙加固 22
1.7.2 抗滑桩加固 22
1.7.3 土工格栅、格宾等加筋土柔性加固 23
1.7.4 其他方法 23
1.8 膨胀土边坡及支挡结构现场试验研究 24
1.9 膨胀土边坡及支挡结构数值分析 25
1.9.1 膨胀土边坡数值分析 25
1.9.2 桩板墙数值模拟 26
1.9.3 锚杆(索）框架梁数值模拟 27
1.10 桩板墙及锚杆(索）框架梁设计计算 27
1.10.1 抗滑桩理论计算 27
1.10.2 桩间挡板计算理论 28
1.10.3 锚杆(索）框架梁理论计算 28
1.11 加筋边坡技术 29
1.12 柔性生态护坡技术 30
第2章 膨胀土路堑边坡加固与防护措施 32
2.1 路堑边坡加固机理 32
2.1.1 支挡结构 32
2.1.2 坡面加固措施 32
2.2 加固措施设计方法 33
2.2.1 抗滑桩设计方法 33
2.2.2 抗滑挡土墙设计方法 42
2.3 既有膨胀土路堑边坡病害原因分析及经验教训 44
2.4 膨胀土路堑边坡加固防护措施及工程实例 48
2.4.1 膨胀土加固防护工程措施 49
2.4.2 膨胀土边坡处治典型实例 51
2.5 本章小结 51
第3章 云桂铁路膨胀土工程特性试验 53
3.1 膨胀土室内土工试验 53
3.2 膨胀土强度试验 54
3.2.1 室内直剪试验 55
3.2.2 膨胀土原位推剪试验 55
3.2.3 结果分析 65
3.3 侧向膨胀力试验研究 70
3.3.1 侧向膨胀力室内模拟试验研究 71
3.3.2 侧向膨胀力原位试验研究 77
3.3.3 膨胀力取值 86
3.4 本章小结 88
第4章 膨胀土高边坡稳定性分析 91
4.1 膨胀土常规物理力学特性试验 92
4.1.1 膨胀土直剪试验 92
4.1.2 膨胀土三轴试验 99
4.1.3 膨胀土膨胀力试验 102
4.2 极限平衡法分析多级边坡稳定性 105
4.2.1 膨胀土单级边坡稳定性分析 105
4.2.2 膨胀土双级边坡稳定性分析 114
4.3 极限分析上限法分析四级边坡稳定性 125
4.3.1 边坡的临界高度 127
4.3.2 外功率 128
4.3.3 内能损耗率 133
4.3.4 稳定性分析 134
4.3.5 程序设计 135
4.3.6 工程算例 136
4.3.7 影响因素分析 137
4.4 FLAC3D强度折减法分析四级边坡稳定性 140
4.4.1 模型建立 140
4.4.2 考虑变形力的作用 141
4.4.3 结果分析及对比 141
4.5 坡脚圆弧顺接对多级边坡局部稳定性的影响 142
4.6 本章小结 145
第5章 不同服役环境下膨胀土多级边坡支挡结构设计理论 147
5.1 锚杆加固膨胀土边坡的稳定性分析及锚杆拉力计算 147
5.1.1 计算模型的建立 147
5.1.2 安全系数 150
5.1.3 锚杆(索）拉力的计算 153
5.1.4 安全系数的影响因素分析 155
5.1.5 锚杆拉力的影响因素分析 160
5.1.6 锚杆+框架梁共同作用的锚杆拉力计算 163
5.2 考虑孔隙水压力影响的边坡稳定性分析及锚杆拉力计算 165
5.2.1 计算模型的建立 165
5.2.2 安全系数 167
5.2.3 锚杆(索）拉力的计算 168
5.3 考虑裂隙影响的边坡稳定性分析及锚杆拉力计算 169
5.3.1 计算模型的建立 170
5.3.2 安全系数 172
5.3.3 锚杆(索）拉力的计算 174
5.3.4 影响因素分析 175
5.4 考虑坡顶超载的边坡稳定性分析及锚杆拉力计算 179
5.4.1 计算模型建立 179
5.4.2 安全系数 180
5.4.3 锚杆(索）拉力的计算 181
5.4.4 影响因素分析 182
5.5 考虑土体分层的边坡稳定性分析及锚杆拉力计算 184
5.5.1 计算模型建立 184
5.5.2 安全系数 188
5.5.3 锚杆(索）拉力的计算 190
5.6 地震作用下抗滑桩的抗力计算 191
5.6.1 计算模型的建立 191
5.6.2 安全系数 197
5.6.3 抗滑桩抗力计算 198
5.6.4 影响因素分析 199
5.7 地震作用下桩板墙后主动土压力分布 201
5.7.1 主动土压力公式推导 202
5.7.2 主动土压力公式与已知公式的比较 208
5.7.3 工程算例 209
5.8 本章小结 210
第6章 膨胀土高边坡多级组合式支挡结构设计理论研究 213
6.1 概述 213
6.2 设计新方法 214
6.2.1 方法一：等效荷载+逐级设计法 214
6.2.2 方法二：极限理论整体设计法 217
6.3 抗滑桩设计计算 218
6.3.1 桩身悬臂段内力计算 218
6.3.2 膨胀力 219
6.3.3 锚固段内力计算 223
6.3.4 抗滑桩内力计算结果 223
6.4 桩间板设计 230
6.5 锚杆(索）设计 230
6.6 框架梁设计 231
6.6.1 Winkler地基梁计算法 231
6.6.2 试验段锚索(杆）框架梁内力计算结果 234
6.7 坡面排水设计 238
6.8 本章小结 239
第7章 云桂铁路膨胀土高边坡多级支挡结构现场试验研究 240
7.1 概述 240
7.2 膨胀土高边坡现场试验方案 240
7.2.1 高边坡工程概况 240
7.2.2 测试目的及内容 242
7.2.3 坡脚抗滑桩处地质情况调查 245
7.3 现场试验结果分析 246
7.3.1 旱季土压力监测 246
7.3.2 降雨量统计 257
7.3.3 膨胀力监测 258
7.3.4 桩板墙的变形监测 266
7.3.5 坡面位移监测 271
7.4 本章小结 272
第8章 云桂铁路膨胀土高边坡多级支挡结构数值分析 274
8.1 模型建立及网格划分 274
8.2 降雨的模拟 276
8.3 算例验证 280
8.4 桩身内力分析 281
8.5 锚杆(索)框架梁内力分析 284
8.5.1 锚索拉力 284
8.5.2 锚杆拉力 286
8.5.3 框架梁轴力 287
8.5.4 框架梁弯矩 288
8.6 桩长对支挡结构内力的影响 289
8.6.1 上级桩长的影响 289
8.6.2 下级桩长的影响 291
8.7 锚索预应力对支挡结构内力的影响 293
8.8 抗滑桩优化 294
8.9 本章小结 295
第9章 膨胀土路堑边坡柔性生态护坡设计方法研究 297
9.1 一般加筋土坡设计方法 297
9.1.1 验算无筋时土坡的稳定性 297
9.1.2 加筋土边坡内部稳定性验算 298
9.1.3 外部稳定性计算 300
9.2 柔性支护在公路的运用 301
9.2.1 公路柔性支护的结构和设计原则 304
9.2.2 公路上柔性支护的加筋设计和内部稳定性验算 304
9.2.3 公路柔性支护的外部稳定性验算 307
9.3 膨胀土路堑边坡柔性生态护坡研究 310
9.3.1 柔性生态护坡的结构和作用机理 310
9.3.2 柔性生态护坡结构设计步骤 312
9.3.3 考虑隔绝降雨影响时护坡体所需厚度 314
9.3.4 加筋层高设计 317
9.3.5 整体滑动时的稳定性分析 319
9.3.6 整体平移时的稳定性分析 350
9.3.7 承载力的验算 353
9.3.8 内部稳定性分析 355
9.3.9 参数敏感性分析 360
9.4 本章小结 361
第10章 云桂铁路柔性生态护坡试验研究 363
10.1 工点概况 363
10.2 膨胀土路堑边坡柔性生态护坡现场监测方案 363
10.2.1 监测内容 363
10.2.2 测试元器件的布置、安装及要求 363
10.3 膨胀土路堑边坡柔性生态护坡现场观测结果分析 365
10.3.1 柔性生态护坡坡背含水率监测结果及分析 365
10.3.2 护坡水平应变监测结果及分析 369
10.3.3 格栅应变监测结果及分析 371
10.3.4 竖向土压力监测结果及分析 374
10.4 本章小结 377
第11章 柔性生态护坡在膨胀土高边坡的应用研究 378
11.1 双级边坡稳定性分析方法 378
11.1.1 基本假定 378
11.1.2 破坏机构 378
11.1.3 能耗计算 379
11.1.4 外力功率 380
11.1.5 内部能量消耗功率 382
11.1.6 安全系数 383
11.1.7 参数敏感性分析 383
11.2 本章小结 384
参考文献 385
附录1 393
附录2 401
附录3 409
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