悬臂式抗滑桩土拱效应影响因素研究

土拱效应决定着抗滑桩支护作用的发挥,然而目前对其影响因素的研究还不够深入。借助有限元模拟方法,以某采用悬臂式抗滑桩进行加固的基覆型边坡为例,构建三维模型,从桩截面尺寸、桩间距、抗剪强度参数几方面对土拱效应的影响因素进行探讨。结果表明,桩间距相对桩截面尺寸对土拱效应影响更明显,土拱效应随桩间距的增大而减弱。粘聚力和内摩擦角较小时对土拱效应影响显著,增大到一定值后影响不明显。

悬臂式抗滑桩桩后土拱效应及影响因素分析

悬臂式抗滑桩常用于边坡的加固支护,为研究桩后土拱效应的影响因素及主应力分布规律。文章采用数值模拟软件,建立三维悬臂抗滑桩数值模型,分析抗滑桩桩后土体应力分布规律。结果表明:桩后土体深度越深,土拱效应越不明显,土拱在三维形态上呈上宽下窄,后陡前缓的近楔形体形状,距坡顶深度越深土拱后缘越接近凌空面。研究结果为抗滑桩的合理优化设计提供参考。

合理间距条件悬臂式抗滑桩三维土拱效应试验研究

在人工开挖的斜坡上施工满足合理桩间距的两根悬臂式抗滑桩,通过对模型槽内填土的顶面进行堆载,研究了桩前施工挡土板时挡土板水平变形和桩–板土压力比的变化规律。待位移传感器和土压力计读数稳定后,采用自上而下摘板的措施模拟桩前土开挖的施工过程。通过分析不同高度上测点x方向土压力的分布规律,探讨了桩间土沿高度方向直接土拱与摩擦土拱的作用程度及作用范围。摘板过程结束后,对桩间土的局部滑塌面进行测量,通过与三维土拱效应的作用范围进行比较,证实了合理桩间距条件下桩间土产生局部滑塌的范围总是处于直接土拱的拱圈内侧区域。采用自制的简易静力贯入设备对拱脚剪切线附近的原状土进行测定,基于实测锤尖贯入曲线,分析了桩间不同高度上拱脚的极限剪切作用厚度。

悬臂式抗滑桩加固黏土边坡地震永久位移算法

为了有效地确定悬臂式抗滑桩加固的黏土边坡地震永久位移,基于极限分析上限定理,针对圆弧滑动式土坡破坏模式,通过对设置抗滑桩条件下土坡进行外力功率和内能耗散率的计算,按严格力学定义推导出坡体在地震作用下的安全系数,进而导出与安全系数相对应的边坡地震屈服加速度计算公式,并结合Newmark滑块位移法对边坡产生的转动加速度进行二次积分,推导出与边坡设计安全系数密切相关的坡体地震永久位移的详细计算公式。以5.12汶川地震卧龙测站东向地震波为例,通过对一算例边坡进行分析,给出了边坡永久位移时程曲线以及不同设计安全系数与永久位移的关系,分析了算法与Ambraseys算法的结果,验证了所提计算方法的有效性,并得到不同设计安全系数时边坡土体黏聚力和内摩擦角对坡体永久位移的影响规律。研究结果表明,坡体永久位移随着设计安全系数的增加逐渐呈指数函数式减小变化,在较低设计安全系数下,坡体永久位移受土体抗剪强度参数影响较为敏感,随着设计安全系数的提高,这种敏感性则逐渐降低。

悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应研究

基于1∶10的抗滑桩与土体相互作用模型试验,对悬臂式抗滑桩桩前被动区土体的成拱效应趋势做了初步探讨,利用ANSYS对悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应的形成过程及其影响因素进行数值分析,研究了桩身水平位移、桩间距、土体黏聚力和内摩擦角等因素对被动土拱效应的影响。结果表明:相邻两桩桩前一定范围内土体中会产生被动土拱效应,且随着桩身水平位移的增加和沿桩深度的减小,被动土拱效应增强,土拱范围变大;随着桩间距的增加,被动土拱效应减弱,土拱形态先变陡峭而后逐渐变平缓;土体黏聚力与被动土拱效应呈正相关关系,而土体内摩擦角对被动土拱效应的影响较小。

悬臂式抗滑桩设计参数对其工作性能的影响分析

针对当前悬臂式抗滑桩设计计算的流程,结合地基系数法和有限单元法,以改变设计参数为研究手段,重点分析了桩截面类型、桩截面几何尺寸、桩间距、锚固段岩土体强度和嵌入深度对悬臂式抗滑桩工作性能的影响。探讨了几个重要设计参数选取与悬臂式抗滑桩支护效果之间的关系,提出了悬臂式抗滑桩设计时应遵循的几个重要原则。

悬臂式抗滑桩模型试验研究

作为治理滑坡的重要手段之一的抗滑桩,由于岩土体介质的特殊性,桩后滑坡推力、土体抗力及桩身变形破坏模式与理论计算存在较大差异。通过悬臂式抗滑桩加固滑坡的模型试验,对滑体进行逐级加载,测得桩后滑坡推力、桩前土体抗力和桩体的应变,研究滑坡推力分布、土体抗力的变化情况、桩身变形破坏模式。试验结果表明,对于悬臂式抗滑桩可分为分离段和接触段两部分,滑坡推力逐渐向接触段集中;桩前土体抗力主要在桩前25 cm以上,随着深度增加,抗力逐渐减小;悬臂式抗滑桩为折断破坏形式,破坏点的位置在滑面以下25 cm处。模型破坏主要是由于桩前土体发生屈服,从而使桩顶部位移过大,致使桩身因折断破坏而失效,最终滑坡模型失稳。其结果可为实际工程提供借鉴。

悬臂式抗滑桩内力计算的“三段法”

针对现行按嵌固段和受荷段两段划分计算抗滑桩内力和位移的方法（简称＂两段法＂）不适应受荷段和嵌固段接触面非水平面、受荷段底面与嵌固段顶面不在同一平面的情况,根据荷载类型和作用强度的差异,将抗滑桩受荷段进一步划分为主受荷段和次受荷段（简称＂三段法＂）。基于抗滑桩嵌固段桩周岩土体服从文克尔（E.Winkler）假定,以悬臂式抗滑桩为例,推导了次受荷段在不受桩后推力作用和受桩后推力作用两种情况下悬臂式抗滑桩内力与位移通用计算公式,并论证了现行＂两段法＂只是其特解。结合具体的工程实例,抗滑桩＂两段法＂相较＂三段法＂计算出的弯矩和剪力在整个抗滑桩部分大多偏小,且偏小程度较大,尤其是在抗滑桩嵌固段;按＂两段法＂对抗滑桩进行设计将给工程安全带来不利的影响。

悬臂式抗滑桩三维土拱效应及桩间微桩加固作用机制研究

揭示悬臂式抗滑桩间土拱效应的空间分布,有助于桩间距设计及桩间土稳定性控制等技术的发展。采用有限元分析数值模拟方法,通过对悬臂桩后土体的应力及位移进行分析,得到了土拱的三维空间形态及其影响因素。在此基础上,对桩后土体水平方向应力突变峰值点数据进行统计分析,得到了不同桩间距条件下的土拱轴线方程。通过土拱的轴线方程可以判断自然土拱的位置,在桩间自然土拱不同位置布置微桩群,研究微桩布置在不同区域对桩间土稳定性的影响,探究微桩最佳布置区域。同时探索微桩尺寸、弹性模量对其桩间土加固效果的影响规律。

桩后-桩侧共同成拱的悬臂式抗滑桩合理桩间距研究

为充分利用悬臂式抗滑桩桩后-桩侧土体的土拱效应,建立能描述桩后-桩侧成拱土体应力状态的抗滑桩合理桩间距计算模型。首先构建了桩后-桩侧土拱共同作用的平面概化模型,基于拱体静力平衡条件与土体成拱强度条件确定了考虑自重应力作用的桩后-桩侧拱体的极限应力状态;然后借助经典的Drucker-Prager强度破坏准则对拱脚与拱顶两处最易破坏点进行强度验算,籍此确定抗滑桩的合理桩间距。研究结果表明:桩后-桩侧拱体的拱脚先于拱顶破坏,合理桩间距的确定应基于拱脚强度控制准则;通过对两个表现为显著不同力学性质的滑坡治理工程进行验算,并与前人计算结果进行对比,表明该方法不仅可准确确定抗滑桩的合理桩间距,而且表现出较强的适应性;与此同时,悬臂式抗滑桩的合理桩间距随土体抗剪强度参数、抗滑桩截面尺寸的增加呈近似线性增大,而随着桩后滑坡推力的增加而快速减小。

基于ANSYS的悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应影响因素研究

基于水平集中力作用下的明德林应力解,推导出了相邻两桩桩前土体某一深度平面内任意点的附加应力表达式,运用MATLAB计算得到应力等值线的分布,分析了被动土拱效应随桩间净距、桩宽和桩前距离的变化规律。并通过ANSYS对被动土拱效应的影响因素进行了数值模拟分析。计算结果表明:在一定桩身水平位移和桩间距下,相邻两桩桩前会产生被动土拱效应,且随着桩间距的增加,被动土拱效应减弱,土拱范围先增大后减小;随着桩前距离的增加,被动土拱效应减弱。

考虑自重应力的悬臂式抗滑桩三维土拱效应及合理间距研究

为了探讨路堑边坡悬臂式抗滑桩的合理间距问题,考虑到自重应力的存在及桩间土的受力特点,根据桩间滑体自身的强度条件及土拱的轴向应力与拱跨的关系,建立了三维计算模型;推导出悬臂式抗滑桩的临界高度与最大桩间净距的计算公式,并结合计算公式研究了桩间距对相关参数的敏感度,模拟了桩间土拱效应沿高度分布的空间形态,分析了桩后土拱效应的影响范围;通过工程实例对推导的合理桩间距计算方法进行了验证。结果表明:实际设计值与计算结果基本一致,在对悬臂式桩土拱效应进行研究时应建立三维模型。

滑坡推力在悬臂式双排抗滑桩上的分配

大型滑坡治理工程常采用双排抗滑桩,悬臂式双排抗滑桩就是其中常见的一种型式。首先对悬臂式双排抗滑桩的最优状态进行假定,分析双排抗滑桩的力学传递过程。然后运用土拱理论和极限平衡理论,推导前、后排抗滑桩所承受滑坡推力的计算公式,提出滑坡推力的分配计算方法。最后运用该方法对杭金衢高速公路K103滑坡中的悬臂式双排抗滑桩工程进行计算,理论计算结果与监测结果相对比,证明该方法的正确性和适用性。该计算方法可为悬臂式双排桩的设计提供理论依据。在悬臂式双排抗滑桩的设计中,建议首先进行滑坡推力的分配计算,然后再进行结构设计。

滑体为黏土层的悬臂式抗滑桩三维土拱效应研究

为优化抗滑桩的设计,针对滑体为黏土层的悬臂式抗滑桩,基于ABAQUS软件构建了桩间距分别为3b、4b、5b、6b(b为矩形桩宽度)的4个三维有限元数值模型,分析顶下1、3、5、7、9、11m深度处的水平土拱效应,以研究竖向上水平土拱效应的变化即三维土拱效应.桩顶下1m处,桩间距为4b时桩后土拱中大主应力占桩后大主应力的95.3%,此时土拱抗滑性能发挥得最好.深度为5m时的大主应力云图中依然有十分明显的土拱,但是相较于较浅处其桩后壁处以及桩后土拱处的大主应力均为负值,说明随着滑坡推力的增大,逐渐大于桩后土拱的抗滑力,这时桩间土拱逐渐发挥作用,但此时桩后土拱并未破坏.桩顶以下7m处土拱在各桩间距下均有形成,但桩间土拱的拱高均有所降低,桩间土拱破坏后,大主应力的拱形弧线向桩间移动,新的桩间土拱再次形成,说明土拱的形成和破坏往往不是一次完成的,而是有几个往复的阶段.深度为9m时的桩后土拱比深度为7m时的桩后土拱承担了较小比例的滑坡推力,说明随着深度的增加,桩后土拱承担的滑坡推力的比重在下降.而当深度变为11m时,桩后土拱和桩间土拱已变得不太明显.三维土拱的拱高从桩顶向下逐渐减小,是由于滑体推力随深度由大变小造成的.本文的研究能为抗滑桩桩间距的合理设计提供参考.

悬臂式圆形抗滑桩桩顶变形及其影响因素研究

借助FLAC;软件建立悬臂式圆形抗滑桩的数值模型,通过改变悬臂段岩土的内摩擦角、黏聚力、嵌固段岩土强度、嵌固段长度、桩间距、桩径6大因素,模拟出内摩擦角与黏聚力、嵌固段岩土强度与嵌固段长度及桩径与桩间距两两组合下对应的桩顶位移,绘制出桩顶位移曲线规律图,同时得出以下主要结论:内摩擦角与黏聚力对桩顶变形的影响是突变的,内摩擦角对桩顶变形的敏感度高于黏聚力,提高嵌固段岩土强度可有效减少桩顶位移曲线平缓段位移,距径比相同的情况下减少桩间距对抑制桩顶变形的贡献不及增加桩径贡献大。

变刚度悬臂式双排抗滑桩水平推桩模型试验研究

双排抗滑桩常用于加固大型滑坡,其中悬臂式双排抗滑桩由于施工便利,受到工程界广泛重视。已有研究表明,后排桩承受的滑坡推力大于前排桩,是困扰设计的重要问题。文章借鉴变刚度调平设计原理,通过改变前后排桩间距实现前后排桩刚度的调整,设计了变刚度悬臂式双排抗滑桩支护形式,并进行了室内水平推桩模型试验,得到桩顶及坡顶位移、桩身弯矩以及滑体内土压力分布。结果表明:水平推桩模式下,桩顶位移和桩身弯矩随荷载增大而增大,模型边坡沿着滑动面破坏,根据桩顶的荷载-位移曲线,双排桩在推力作用下的发展过程被划分为三个阶段;适度增大前排桩的桩间距并不会明显降低双排抗滑桩的临界荷载;采用变刚度调平设计悬臂式双排抗滑桩,前排作用被充分调动,前后排最大弯矩差值变小;双排抗滑桩存在明显的三维土拱效应,在推力方向上被划分为后排桩后土拱效应、桩排间土拱效应、前排桩前土拱效应,在深度方向上,滑体中部土拱效应与滑体下部有所不同;适度扩大前排桩的间距,桩排间土体保持稳定,未见土体绕流现象,桩排间土拱效应作用明显。

岩石高边坡工程中埋入式抗滑桩的应用

在说明岩石高边坡开挖工程中最下一级坡通常采用悬臂式抗滑桩结构的一些弊端的基础上,提出在桩前仍适当保留部分岩土体而形成埋入式抗滑桩结构,以改善桩身受力状况。对比分析了埋入式与悬臂式抗滑桩的优缺点,阐明埋入式抗滑桩应用的经济合理性。以工程实例说明埋入式抗滑桩的分析计算以及与悬臂式抗滑桩的具体比较情况,实践表明埋入式抗滑桩的应用有较好效果。

顺层岩质边坡抗滑桩弯折破坏模型及试验研究

悬臂式抗滑桩是边坡工程有效防护手段,由于岩土体介质及滑坡结构的特殊性,其在滑坡推力及锚固反力共同作用下的桩身力学行为有待进一步研究。基于顺层岩质边坡的地质结构特性及顺层滑移模式,对抗滑桩锚固段的桩后土体抗力进行分析,分别考虑土体抗力为矩形、三角形和梯形分布情况,建立悬臂式抗滑桩力学模型,研究抗滑桩在顺层边坡滑坡推力及土体锚固反力共同作用下的弯折破坏位置,得到了抗滑桩锚固段弯折破坏位置与抗滑桩的长度、埋深以及滑移面的剪切力的关系及其表达式。通过试验对模型进行验证,对抗滑桩的理论弯折破坏位置进行实际对比。结果表明:在此种滑移模式下,悬臂式抗滑桩的锚固反力按梯形分布计算时,理论模型计算结果与试验结论有较好的一致性,而在按照矩形或三角形分布计算时,理论结果与试验结论相差较大。所以,在施工设计过程中,应在计算得出的悬臂式抗滑桩弯折破坏位置布置较密的抗弯钢筋或按最不利条件计算最大弯矩,确保抗滑桩的承载能力满足要求。

抗滑桩桩间挡板土压力极限上限分析

悬臂式抗滑桩被广泛应用在边坡工程中。为阻止桩间土局部失稳,需在抗滑桩桩间设置挡板,因此,合理计算桩间挡板土压力对设计工作至关重要。为研究抗滑桩桩间挡板土压力问题,首先,以桩间潜在失稳土体为研究对象,依据实验现象建立桩间挡板土压力三维计算模型;然后,基于极限上限理论,计算桩间潜在失稳土体处于极限平衡状态时的外力做功功率和滑动面上的能量耗散,得到能量平衡方程式,推导出桩间挡板土压力表达式,并将理论分析结果与实验结果进行了对比;最后,通过参数分析,研究抗滑桩悬臂段高度、桩间净距、填土坡面倾角、土体黏聚力和内摩擦角变化时,挡板土压力的变化规律。结果表明:桩间挡板土压力随抗滑桩悬臂段高度、桩间净距和坡面倾角的增大而增大,随内摩擦角的增大而减小。

抗滑桩在复杂边坡中的应用研究

以大理某项目为例,分析了锚拉式抗滑桩及悬臂式抗滑桩在复杂边坡实际应用中各自的优点,并对不同桩端约束条件下支护方案的内力、位移情况进行对比,为以后抗滑桩在类似边坡工程中的应用提供参考。