微型群桩与锚索组合在高填方机场边坡处置中的应用

为解决西北山区机场建设中面临的高填方、高边坡、地质条件复杂及气候环境异常等一系列工程地质问题,以陇南机场7号边坡暴雨灾后应急处置为例,简述了边坡变形特征,以及堆土反压应急止滑、微型群桩-锚组合永久治理在机场高边坡变形应急处置方面的应用。研究表明,通过坡顶防水处理、坡脚堆载反压等应急措施可有效减缓边坡变形趋势,采用微型群桩和锚索结合综合治理措施能有效治理机场高填方边坡。本研究可为类似高填方机场边坡稳定性处理提供借鉴。

桥梁微型群桩桩土相互作用模拟分析

桥梁桩基、承台、土的共同作用十分复杂,桥梁微型群桩桩-土相互作用通过数值模拟方法,利用ANSYS结构分析软件,合理简化建立Drucker-Prager计算模型,采用SOLID45单元计算桥梁微型群桩桩土相互作用,得出了群桩桩土的受力、变形的一般规律。并通过工程实例验证了模拟分析的正确性。

黄土地基微型群桩抗拔承载力及群桩效应研究

微型桩因其受力性能好及施工优势逐渐应用于输电线路杆塔基础,但群桩基础承载性能的研究相对较少。基于黄土地基微型群桩现场静载试验,研究了桩数和桩间距对微型群桩抗拔承载性能的影响;并建立了精细化有限元模型,进行了极限承载力分析。通过与试验结果对比,验证了有限元模型的合理性,在此基础上分析了桩间距、桩倾角对微型群桩抗拔承载性能的影响。结果表明:随着桩数、桩间距及桩倾角增加,微型群桩抗拔承载力均表现出不同程度的提高。结合试验和有限元分析可得黄土地基微型群桩的桩间距建议值4d,桩倾角建议值10°,群桩抗拔效应系数建议值0.80。

带长大裂隙深层膨胀土渠坡微型群桩抗滑行为分析

以南阳地区带长大裂隙深层膨胀土渠坡为研究对象,通过地质勘查和数理统计相结合的方法得到长大裂隙在膨胀土渠坡中的分布特征,以此建立相应的膨胀土渠坡数值模型。基于相关室内土工试验和数值分析,建立了不带裂隙带软弱结构面、带裂隙带软弱结构面2种膨胀土渠坡模型及膨胀土渠坡微型群桩模型,从塑性应变、位移矢量2方面来分析微型群桩的抗滑行为。研究结果表明:当地下水位上升时,中、强膨胀土交界处可能生成软弱夹层,渠坡稳定性显著下降;微型群桩可以有效提高膨胀土渠坡的稳定性。

微型群桩组合结构在基坑加固工程中的应用

通过分析微型钢管群桩加钢筋混凝土板组合抗滑结构的特点,结合某基坑工程事故处理中的应用的实例,总结出微型钢管群桩加钢筋混凝土板组合抗滑结构的设计与施工工艺以及应注意的主要问题,对于类似基坑工程事故的处理具有一定的指导和帮助作用。

微型群桩在弹性范围内的折减系数研究

采用ANSYS有限元程序建模方法,主要对弹性范围内的微型桩进行模拟,选取单桩、两桩、6桩和9桩计算在不同桩距(2d、3d、4d、5d)、不同桩长下的桩基沉降,得出折减系数。模拟研究认为:无论桩的长短,随着桩距的增大,群桩折减系数都在减小;桩距不变时,桩长相等的群桩,桩数的变化基本不引起群桩折减系数的变化。

基于群桩基础改进的变径微型桩承载特征研究

为改善输电杆塔微型桩基础的承载特性、降低用料成本,提出基于微型群桩改进的变径微型桩基础型式。通过高原山区等截面微型群桩原型试验与数值反演模型相互验证,对3种变径微型单桩进行模拟,并与微型群桩承载效果进行对比分析,揭示变径微型桩的承载特征与变形机理。结果表明:微型群桩基础(2×2单桩)由于承台和群桩效应的影响,其抗压和抗拔承载力分别大于和小于对应的单桩承载力总和;双扩径微型桩(扩径部分直径=2×等截面桩身直径)的极限抗拔和抗压承载力约为等截面微型桩的3.8倍和2.7倍,土体变形集中于扩径部位,且变形量较大,表现为多支点摩擦-端承桩特性;于桩顶增设承台可有效改善双扩径单桩的下压及水平承载性能,与未增设承台相比,承载力分别提高了2.1倍和2.2倍。研究表明,通过扩展部分桩径并增设承台使微型单桩性能提升至等截面群桩水平的方法可行,对送变电建设具有工程意义。

刚性网格-微型群桩复合地基设计参数分析

采用MIDAS-GTS对刚性网格-微型群桩复合地基处理深厚软土地层进行计算分析,通过对桩网复合地基设计中材料强度、桩径(长细比)、桩间距、垫层厚度及垫层强度的取值进行修改,分析归纳出这些设计参数取值变化对桩土应力比、桩身沉降及变形的影响,得到最优的设计参数取值,为桩网复合地基处理深厚软土地层的设计参数取值提供借鉴。结果表明,材料强度几乎不影响复合地基的性能。对于桩径而言,将其转换为长细比进行研究;当长细比在100时桩土应力比较大,桩身沉降和变形最小。桩间距的增加可以提高桩土应力比;但其达到1.5m之后,桩身沉降和变形会急剧增加。垫层的存在能明显提高桩土应力比,降低桩身沉降;当垫层厚度达到0.5m,强度到达0.25kN/mm(2普通砂石强度)后,该影响效果呈现减弱趋势。

微型钢管群桩联合预应力锚索框架在边坡加固中的应用

我国南方地区多雨,土质或强风化边坡易突发滑动或坍塌,危害人民生命及财产安全。以厦沙高速公路省道S206下边坡发生的滑塌变形为研究对象,探究该边坡失稳破坏的主要原因,并对原始边坡、微型钢管群桩加固、微型钢管群桩联合预应力锚索框架加固3种工况下的边坡稳定性安全系数进行建模分析,揭示微型钢管群桩联合预应力锚索框架对边坡加固的影响作用。结果表明,工程地质条件及降雨是影响边坡失稳的主要原因;正常工况和暴雨工况下,采用微型钢管群桩联合预应力锚索框架加固的边坡稳定性安全系数均明显提高;现场监测数据显示,加固后边坡各测点相对位移基本不变,加固效果显著。

微型抗滑群桩受力特性模型试验

通过模型箱试验,对微型抗滑群桩工作受力性状和桩顶连梁的作用进行了分析。分析结果表明:微型桩各排桩最大剪力在滑裂面附近,且从前排向后排依次减小,最大剪力截面位置依次上移。滑坡推力在微型桩上近似呈三角形分布,桩身中下部滑坡推力较大。桩身变形经历了一个整体弯曲到滑裂面附近的局部剪弯的过渡,抗滑合力下移,各排桩承担滑坡推力比例为1.00∶0.64∶0.44。桩顶连梁使极限承载力提高了11%,并且减小了坡体位移和桩身整体弯矩。连梁使前排桩上拔,后排桩下压,且能增大桩前桩间土压力,减小桩前桩身土压力。

微型桩群加固土坡稳定性分析

微型桩是一种边坡快速加固技术,多大面积成群布置。基于强度折减技术研究了微型桩群加固边坡安全系数的数值计算方法,并对微型桩群加固均质土坡和含软弱夹层土坡的稳定性进行了对比分析。结果表明,微型桩群加固均质土坡的破坏模式与其布设位置关系密切,采用传统非耦合方法假定滑动面位置不变进行微型桩群的工程设计值得商榷;对于均质土坡,微型桩群锚固深度较小时,桩身变形以刚性旋转为主,随着锚固深度的增加,微型桩群的变形由刚性倾斜转化为柔性弯曲变形,对于含软弱夹层边坡,微型桩群的变形主要是弯曲变形;微型桩群最优锚固长度约为滑面以上自由段长度的1.5~2.0倍。削剪作用能够改善微型桩群受力并降低成本;对于均质土坡,当削剪长度小于自由段长度1/4时,不会降低加固边坡的安全系数,对于含软弱夹层边坡,最大削剪长度约为自由段长度的1/2;实际工程中对于可削剪的微型桩部分,无需设计加筋体,仅将钻孔回填压实即可,能够在确保加固效果的同时降低成本。

微型桩群加固边坡受力特性离心模型试验研究

采用黏土为边坡介质,土压力盒、位移计、应变片等为测试手段,进行了裸坡与微型桩群加固边坡的离心模型试验,研究微型桩群加固边坡的受力机理。试验结果表明,加桩边坡模型的坡面水平位移远比裸坡模型小,且桩间距越小,坡面水平位移越小。加桩模型中第1排桩桩侧土压力随时间逐渐减小,土压力总体上沿深度方向逐渐增大,第2排桩桩侧土压力时程曲线与第1排桩土压力的时程曲线有一定的相似性;试验开始阶段,坡体产生的土压力第2排桩承担比例较第1排桩大,随着试验的进行,第1排桩承担比例会逐渐增大,试验结束时,桩间距为2.0cm模型中第1排桩与第2排桩的土压力分担比为1∶0.8,桩间距为3.0 cm模型中第1排桩与第2排桩的土压力分担比为1∶0.6,且桩间距越大,第1排桩所承担的土压力越大。桩体上各测点弯矩随时间呈复杂的非线性关系,弯矩数值由正值单调减小为负值,弯矩变化的梯度随时间减小;第1排桩桩身正弯矩最大值出现在9.5 cm附近,负弯矩最大值出现在底部的12.5 cm位置;第2排桩桩身正弯矩最大值出现在7.5 cm附近,负弯矩最大值出现在5.0cm附近;第1、第2两排桩在5.0～10.0 cm深度区间内由于边坡内土体滑动带的影响,造成弯矩变化剧烈。研究结果可为微型桩的设计提供一定的科学依据。

微型桩群-土-植被协同护坡体系研究述评

工程地质条件和雨水作用等因素往往决定着边坡防护合理的设计方式。通过研究国内外边坡护坡技术的研究现状,指出微型桩-土-植被协同护坡体系设计方法的研究意义。首先,从施工、成本、环境、安全等角度考虑,与其它单一护坡方式相比较,阐述了协同护坡体系具有多方面的优点;其次,着重从理论与实验研究阐述微型桩-土共同护坡的力学机理,从力学效应、水文效应与计算模型3个方面探索植被体系护坡的力学机理,分析了雨水对土质边坡的侵蚀与破坏作用;最后,展望了协同护坡体系的应用前景,并阐明了今后的研究方向。

微型桩群加固土坡抗滑力数值模拟研究

研究目的:微型桩直径通常小于300 mm,由于单桩抗滑力小,加固土坡时须成群布置,微型桩群-土坡体系是一个三维空间体系,力学机制复杂,目前对其抗滑力缺乏深入研究。基于此,本文借助于数值模拟手段,对微型桩群加固土坡的抗滑力开展系统研究,并对设计参数影响进行分析。研究结论:(1)微型桩群的抗滑力随着桩间距的减小明显增大,但单根的加固效率有所降低,实际应在保证群桩抗滑力的前提下尽量发挥单桩的加固效率;(2)微型桩群加固土坡的抗滑力随着桩排距变化不明显;(3)随着锚固长度的增大,微型桩群的抗滑力逐渐增大,结构变形由刚体旋转逐渐转化为横向弯曲变形,对于微型桩群加固土坡而言,最优锚固长度约为潜在滑面以上桩长的2倍;(4)该研究成果可为微型桩加固土坡的工程设计和安全评价提供理论依据。

微型桩群加固边坡三维复合体形成判据研究

研究目的:微型桩加固边坡时常大面积成群布置,由于微型桩群与土体作用机理较为复杂,目前缺乏微型桩加固边坡三维复合体的相关研究,本文研究微型桩群加固边坡形成三维复合体的临界判据,相关成果可为微型桩群加固边坡的工程设计和安全评价提供参考。研究结论:(1)通过假定极限状态下微型桩群加固边坡的受力条件与挡土墙接近,基于经典土压力理论,建立了微型桩群加固边坡形成三维复合体的理论判据;(2)运用数值分析研究了滑体挤压作用下微型桩-土体系三维复合体形成的临界条件和演化机制,结果表明:随着相对桩间距S/D增大,微型桩单桩抗力逐渐增加,当S/D≥8之后,微型桩的受力状态接近于独立单桩,桩土水平接触反力极限值约为11.9CuD,微型桩群与土体之间形成三维复合体的临界桩间距约为2.5D;(3)微型桩群加固边坡三维复合体的破坏机制表现为:单排桩加固时桩间土体首先产生横向开裂,桩后土体产生弧状裂纹,荷载增加至一定程度时桩群及桩前土体产生整体变形并与桩后土体发生脱空;双排桩加固时后排桩间土体首先产生横向开裂并向斜后方延展,裂缝随推力荷载的增大逐渐向左前侧贯通,最终桩群两侧土体产生垮塌,试验过程中桩群与桩间土整体性较好。

微型钢管群桩在基坑工程事故处理中的应用

近几年来,随着城市建设的发展,地下建筑工程数量和规模迅速增加,深基坑开挖与支护技术也得到了发展。由于基坑工程技术是一个综合性的岩土工程难题,受诸多因素的影响,基坑工程事故时有发生。因此,如何对已发生基坑边坡失稳、垮塌、滑动破坏等事故的加固处理是每个从事基坑工程设计、施工、监理以及管理人员面临解决的主要问题。实践证明,微型钢管群桩对基坑工程事故的加固处理是一种有效的方法,其具有适应性强、见效快、安全度高、节约材料、施工方便、施工时间短以及桩顶位移小等特点。通过分析微型钢管群桩的特点,结合应用微型钢管群桩成功处理基坑工程事故的实例,总结出在加固处理设计与施工中的主要问题,提出类似基坑工程事故处理对策,对于类似基坑工程事故的处理具有一定的指导和帮助作用。

微型桩群与普通抗滑桩抗滑特性的对比试验研究

通过室内试验,对微型桩群与普通抗滑桩的抗滑特性进行对比分析,探讨了滑坡推力作用下微型桩群的受力机制以及采用微型桩群代替普通抗滑桩的可行性。研究表明,微型桩群具有较好的抗滑承载能力,试验中其承载力略小于普通抗滑桩,可以代替普通抗滑桩用于边坡加固。微型桩群与普通抗滑桩的受力机制不同,普通抗滑桩刚度大,其变形主要由桩后土体产生压裂破坏引起;微型桩群抗弯刚度小,荷载作用下桩身发生挠曲变形且使桩间土体的塑性区发生交叉重叠,从而在滑面附近以及桩顶均产生较大变形。对土压力以及桩身弯矩的监测结果表明,滑坡推力在不同排微型桩间的传递关系随荷载水平的提高发生规律性改变,滑面以下土抗力主要由后排桩的桩后土体提供。群桩效应的存在使微型桩群中各微型桩的受力与单根微型桩的受力有较大差异。桩顶承台的作用提高了微型桩群的整体刚度,但会使后排桩顶产生较大的负弯矩,前排桩顶产生较大的正弯矩。

基于极限抗力分析的微型桩群加固土质边坡设计方法

微型桩是一种常用边坡快速加固手段,多大面积成群布置。基于梁柱理论和弹塑性地基系数法中的P–y曲线法建立了微型桩加固边坡的水平抗力分析模型,提出了确定微型桩截面极限弯矩以及最大抗剪力的迭代分析方法;采用有限差分法推导了轴向和横向复合外力作用下微型桩内力和变位的计算公式;以最大限度发挥微型桩群横向抗力为目标,重点研究了微型桩群中微型桩横向间距和纵向间距的确定方法。在此基础上,形成了采用微型桩群加固土质边坡的设计方法,内容主要包括微型桩群布设位置的选取、微型桩选型、桩长选取、微型桩群断面设计、微型桩群平面设计以及顶梁设计等。将该方法应用于某公路路堤边坡病害加固工程设计中,监测资料表明,坡体位移在微型桩群的作用下逐渐趋于收敛,坡体病害得到了根治,从而验证了设计方法的有效性。

新型微型桩群设计理论及抗滑机理研究

为达到对滑坡进行科学、有效治理的目标,针对传统抗滑桩适用性差、经济消耗高和施工不便等方面的不足,将传统抗滑桩与微型支护桩有效结合,提出一种新型微型群桩抗滑桩布桩设计方法,并配合该布桩设计方法提出了一种新的群桩等效刚度计算模型,推导出了微型群桩等效惯性矩及等效模量的力学公式;同时对新型微型抗滑群桩模型的受力机理进行理论分析,并采用有限元模拟软件Geo Studio对截面、桩长相等的传统抗滑桩及新型微型抗滑群桩进行位移及内力有限元计算,模拟计算结果表明,抗滑群桩在抵抗变形及受力方面均显示出较大的优越性。

微型集群钢管桩在滑坡体基坑支护工程中的应用

目的研究设计非开挖护坡微型集群钢管桩在深基坑支护工程中的施工方案,并在建筑工程应用中验证其可行性.方法对位于已经通过治理滑坡体原抗滑桩下方的某地一高层建筑的基坑支护工程,设计了微型桩群+锚索横梁+挂网喷锚结构、三纵四横的阵列布置方式;根据弹性地基梁的"m"法通过微型桩抗滑桩受力模型转换为由单根微型桩受均布荷载模型和刚框架顶部受集中荷载模型的计算叠加得出抗滑桩内力的计算方法,由深基坑岩土相关软件计算出微型桩体系的抗剪切、抗弯曲内力及最大位移.结果施工后经对桩体变形监测得出,累计平均整体位移数值15.1 mm,小于《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497—2009)位移预警值30 mm,微型桩群设计方案技术指标符合国家规范要求.结论对于近距离周边有滑坡体的深基坑开挖采用非开挖护坡微型集群钢管桩的深基坑支护施工设计方案是完全可行的.尤其在大型机械不能到达的边坡、空间狭小的位置有着很强的适用性.