圆截面组合桩加固滑坡的作用机理与合理嵌固深度物理模型试验研究

目前在滑坡治理中,大截面人工挖孔桩因存在施工安全隐患大和效率低下等问题已在部分行业领域被限制使用,开展可机械化施工的圆截面组合桩研究已成为新的趋势,但当前对圆截面组合桩变形受力机理与合理嵌固深度的研究尚不够深入。基于自主研发的圆截面组合桩加固滑坡物理模型试验系统,开展了不同工况下圆截面组合桩加固滑坡的物理模型试验,分析了滑体的变形演化过程,研究了圆截面组合桩加固下滑体与抗滑桩的变形受力特征,并对比分析了不同嵌固深度和桩顶连系梁对圆截面组合桩变形特征的影响,揭示了圆截面组合桩加固滑坡的作用机理。结果表明:①滑体的变形演化过程可分为压密、匀速变形、加速变形和变形破坏4个阶段;②前后桩均存在反弯点,反弯点会随着试验进程向桩顶移动,且后桩的反弯点更接近于滑动面;③当一排桩的嵌固深度保持不变、另一排桩的嵌固深度改变时,可将36%的桩长作为合理的嵌固深度;④连系梁使后桩的最大桩顶位移减小了15.6%,而对前桩的影响不大;⑤连系梁的存在降低了滑动面处的最大桩身弯矩,从而使得桩身弯矩分布更加合理。该研究成果有望为圆截面组合桩的设计提供借鉴和参考。

基于不同规范的悬臂式支挡结构嵌固深度计算讨论

绝大多数地方和行业编制的基坑设计规范对于悬臂式支挡结构嵌固深度计算的规定几乎相同,但部分地区的基坑规范存在差异性。选取了《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120—2012)、GJB—02—1998《广州地区建筑基坑支护技术规定》、浙江省DB33/T 1096—2014《建筑基坑工程技术规程》3本基坑规范,分析了它们对于悬臂式支挡结构嵌固深度计算规定的差异性,以实际的基坑工程为例进行嵌固深度计算,并利用有限元数值模拟软件MIDAS GTS NX对计算结果进行数值模拟,比较这些不同之处对嵌固深度的影响。结果表明:采用不同规范进行基坑悬臂式支挡结构设计时,支护结构的嵌固深度差异可达数米。这种差异性受土体性质、基坑深度影响较大,对基坑工程经济性造成的影响不可忽视。

围护桩嵌固深度对“桩墙合一”结构稳定性的影响分析

为更全面地了解围护桩嵌固深度对“桩墙合一”基坑结构体系受力变形特性的变化规律,运用FLAC3D软件,探讨基坑土体位移、桩身侧向位移和弯矩以及地下室外墙侧向位移和弯矩在不同围护桩嵌固深度影响因素下的变化规律。数值模拟结果表明围护桩嵌固深度的增大,可以有效控制土体水平位移,进而增强结构的稳定性,但超出这一范围,桩身内力将会增大;在一定范围内增大围护桩的嵌固深度,能够改善桩身的变形与受力形态,且随着围护桩嵌固深度的增大,土体位移逐渐减小。

反压土对悬臂式支护结构嵌固深度的影响研究

基于Rankine土压力理论、滑移线场理论和Boussinesq解答在均布条形荷载作用下的表达式,建立了考虑反压土自重对坑底土体水平抗力的增强作用和反压土本身的嵌固作用两种机制时悬臂式支护结构嵌固深度的计算方法,并进行了算例分析。研究表明:虽然反压土能提供给支护结构的水平抗力较小,但由于其合力力臂较大,因此对支护结构有明显的嵌固作用;另外,反压土的自重能明显提高坑底土体的水平抗力。综合考虑反压土的以上效应后,支护结构的嵌固深度可以明显减小。基坑内侧预留反压土的施工方法可以省去水平支撑、降低支护结构深度,还可以节约投资和缩短工期,具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。因此,在条件许可的情况下,该施工方法应优先选用。

基于双参数法刚性抗滑桩嵌固深度可靠性设计

将计算推力桩的双参数法应用于刚性抗滑桩,建立刚性抗滑桩嵌固深度可靠度分析模型,并引入随机优化算法搜索嵌固深度范围内最小可靠度指标作为该嵌固深度下的可靠度指标,然后以目标可靠度指标指导刚性抗滑桩嵌固深度的设计.通过工程实例分析表明,在满足目标可靠度的条件下采用双参数法进行刚性抗滑桩嵌固深度可靠性设计比传统的地基系数法更为经济.由参数敏感性分析可知,刚性抗滑桩嵌固深度的确定对滑体重度及滑动面土体内摩擦角、粘聚力的敏感性较强,对嵌固段土体重度及地基系数的比例系数的敏感性较弱.因此在进行刚性抗滑桩嵌固深度设计时应重点考虑滑体重度、滑动面土体内摩擦角和粘聚力变异性的影响.

锚杆抗滑桩嵌固深度研究

通过对锚杆抗滑桩在工作状态下的受力进行分析,给出了嵌固深度的计算模型.分别运用被动土压力法、滑移线法和弹性楔体法求解出了滑动面下的桩前土抗力,进而利用该计算模型求得锚杆抗滑桩的嵌固深度.最后利用模型试验测试结果对计算模型进行了验证,并选用适当的工程算例对研究内容进行了分析讨论.结果表明该计算模型给出的锚杆抗滑桩嵌固深度比较合理.

不同嵌固深度排桩受力与变形特性现场试验研究

根据某一水闸基坑开挖工程,在排桩桩体内埋设测斜仪、钢筋应力计对非等长双排桩基坑支护结构变形特性进行了现场观测,采用规范法讨论了后排桩不同嵌固对前、后排桩的变形、内力影响。研究结果表明:非等长双排桩桩顶位移、桩身剪力、弯矩与传统等长双排桩基坑支护结构规律一致;增大后排桩的嵌固深度,前、后排桩的桩顶位移均减小;前排桩桩身剪力、弯矩减小,后排桩增大,但当嵌固深度超过桩长3/4时,前、后排桩的桩顶水平位移、桩身剪力、弯矩减小或增大趋势均不明显;研究成果为双排桩基坑支护结构设计优化提供一定参考。

土层锚杆抗滑桩嵌固深度的试验研究

相比普通抗滑桩,桩顶锚杆的存在可以极大减小桩身内力和嵌固深度,但其计算方法目前还不是很完善,且带有一定的工程经验,因而开展这方面的试验研究就显得十分必要。本文首先介绍了土层锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力分布规律的室内模型试验成果,试验分三组,其中两组在坡体后缘加载,一组用千斤顶直接在桩后加载,桩身上各贴有一定数量的土压力盒,用以测定作用于桩身上的地层抗力。从试验中,得出了土层锚杆抗滑桩桩身地层抗力主要分布在桩前滑面以下部分及最大值出现的部位,并给出了桩前滑面以下部分抗力值的大致范围。然后根据试验结果,应用滑移线解法,分别计算了抗力分布为三角形与梯形时土层锚杆抗滑桩嵌固深度,最后与实际结果进行了比较。

地震荷载作用下抗滑桩嵌固深度的研究

国内外对地震荷载作用下碎石土边坡抗滑桩的最佳嵌固深度研究很少,以往抗滑桩嵌固深度的确定还主要采用经验方法。以云南省文天公路K123+920～+950段的南温碎石土滑坡为研究对象,采用物理模型试验方法,通过对滑坡地质力学条件分析,建立抗滑桩相似试验模型,进行地震荷载作用下抗滑桩不同嵌固深度的变形破坏试验研究,获取抗滑桩变形试验数据。运用传递系数法,分析地震荷载作用下抗滑桩承受的水平荷载与桩体位移的相互关系,确定了碎石土滑坡在一定的滑坡推力条件下,抗滑桩的最佳嵌固深度,最后建立碎石土边坡中抗滑桩最佳嵌固深度的经验判别式。此判别式可作为不同强度下碎石土滑坡中抗滑桩最佳嵌固深度的设计提供参考,也可为地震荷载作用下最佳嵌固深度验算提供帮助。

悬臂支护结构嵌固深度的可靠性优化分析

在可靠性分析的基础上， 提出了悬臂式支护嵌固深度的二阶矩优化设计方法， 论证了重力式挡土墙和排桩支护结构嵌固深度设计的各自不同的控制因素.

陡坡岩石地基抗滑桩有效嵌固深度的确定

对桩前楔体进行受力分析,建立极限平衡方程,求解极值并确定楔体破裂角,进而提出楔体临界深度的计算方法。通过工程实例验证了该计算方法的可行性,并分析了陡坡岩石地基坡角、地基岩体抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角)、楔体自重、桩宽、岩体压力扩散角对桩前楔体破裂角及临界深度的影响。研究发现:陡坡岩石地基坡角、地基岩体的抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角)、楔体自重对桩前楔体破裂角及临界深度均有较大影响;桩宽、岩体压力扩散角对桩前楔体临界深度有一定影响,但对其破裂角的影响不大。本文研究成果对确定抗滑桩的有效嵌固深度,指导陡坡岩石地基抗滑桩的设计和施工具有重要的工程意义。

软土地区围护结构嵌固深度研究

在不同的地层条件下,深基坑围护结构嵌固深度的确定原则以及计算方法不尽相同。针对软土地区围护结构嵌固深度的控制因素(抗隆起安全系数),进行各种方法的详细对比计算;结合实测资料分析,提出经济、安全、合理的建议公式,以期指导设计。

基坑工程悬臂式支挡结构嵌固深度计算方法改进建议

国内基坑设计规范对悬臂式支挡结构嵌固深度的计算规定有较大争议,安全富余不足;欧洲标准和英国标准中的计算规定虽然理论正确,但采用传统简化方法计算得到的嵌固深度偏于保守。对悬臂式支挡结构嵌固深度的计算原理进行总结,并对国际和国内基坑设计规范中相关规定存在的问题进行分析。建议采用分项系数法并考虑严格的力和力矩平衡条件,进行悬臂式支挡结构的嵌固深度计算,得到的嵌固深度大于国内设计规范的计算结果,小于国际上通用简化方法的计算结果。采用改进的计算方法在理论上更合理,可以保障悬臂式支挡结构的安全和经济性。

基坑桩锚支护体系中围护桩嵌固深度设计方法研究

在基坑桩锚支护体系中,合理地设计围护桩嵌固深度非常重要。在确定性计算模型计算整体稳定性安全系数的基础上,考虑计算参数的变异性,建立整体稳定性的可靠度计算模型,并利用目标可靠度指标来确定围护桩嵌固深度。针对某一基坑桩锚支护体系,分别通过安全系数法及可靠度方法确定嵌固深度设计值;并分析计算参数的变异系数对可靠度指标的影响。研究表明:利用可靠度方法能够安全且经济地设计围护桩嵌固深度,在基坑桩锚支护体系设计中具有一定的适用性。

超长PHC管桩嵌固深度研究

高桩码头结构计算时可以先把基桩在某深度处固定进行上部结构计算,再把计算的桩顶内力作为荷载施加到桩上进行桩-土相互作用分析。理论上讲,以简化前后的桩顶水平位移相等为条件确定嵌固点位置最为合理,但实际中难以实现。结合现场试桩资料,深入分析了超长桩在水平荷载作用下的嵌固特性,提出了嵌固深度随荷载变化的经验计算公式,实例计算结果表明效果良好。

基于状态函数的抗滑桩嵌固深度可靠度分析

本文采用可靠度指标法确定抗滑桩嵌固深度,分别建立基于规范和摩尔-库仑强度准则的状态函数,用蒙特卡洛法计算可靠指标。结果表明:两种状态函数的可靠指标对嵌固段岩土体内摩擦角的敏感性均最高,粘聚力次之;基于摩尔-库仑强度准则的状态函数的可靠指标普遍大于基于规范推荐的状态函数的可靠指标;可靠指标随嵌固深度的增加逐渐增大并趋于定值。

地震中土体强度对抗滑桩变形和嵌固深度的影响

不同碎石土滑坡存在不同的强度差异。通过物理模型实验和数值模拟实验,分析了在地震荷载作用下不同土体强度抗滑桩支护滑坡的响应过程,得出:增大土体的强度,有利于发挥抗滑桩的抗滑作用,抗滑桩抗震效果较好,但是也存在一定程度的浪费;而减小土体强度,抗震效果并不好。利用ANSYS动力有限元程序,结合强度折减动力分析法,总结并建立了嵌固深度与土体强度设计值凝聚力、内摩擦角的相互作用计算模型和经验判别式。其设计方法和研究思路可为以后的相关研究提供借鉴和参考。

西攀路永郎昔格达滑坡抗滑桩嵌固深度分析

利用有限差分程序对永郎昔格达滑坡治理工程进行分析,得到工程桩能够对滑坡起到很好的抗滑作用,但存在设置的嵌固深度过长的问题;分析了不同的嵌固深度下桩顶的位移反应,提出永郎昔格达滑坡抗滑桩的嵌固深度设置为桩长的2/3。

单支点围护构件嵌固深度的合理确定

在采用弹性支点法预估位移的条件下,对按等值梁法和控制桩底位移两种方法分别确定的围护构件嵌固深度进行对比分析。

嵌固深度对地下连续墙性状影响的模拟计算

结合天津地区实际基坑工程,基于PLAXIS软件,对不同嵌固深度下地下连续墙的变形情况进行了分析,得到了地下连续墙最大水平位移与地连墙嵌固深度的关系,同时还分析了嵌固深度对地下连续墙力学性状的影响.结果表明:在一定范围内,地连墙嵌固深度越大,基坑稳定性越高,产生的最大位移值越小,其合理的嵌固深度约为坑深的0.65倍.所得结论对于基坑工程设计施工有一定的借鉴意义.