刚性抗滑桩的桩土相互作用机理与极限阻滑力研究

采用新的无量纲参数锚固比作为控制参量,在滑动面从桩顶到桩底逐步变化的过程中,研究不同滑动面位置对土体抗滑桩阻滑工作机理与破坏模式的影响及其演变规律,建议了4种土体抗滑桩阻滑与破坏模式。基于塑性力学极限平衡理论,得到了4种模式的极限阻滑力理论解,给出了它们的界限判别条件。通过试验证明,抗滑桩存在4种阻滑破坏模式,而不是Viggiani假定的3种。建议的桩土相互作用机理模型及其解析解更为合理地描述了任意滑动面位置条件下抗滑桩的阻滑机理与破坏模式。研究表明,滑动面的相对位置决定抗滑桩的工作阻滑模式和极限阻滑力的大小,同一根抗滑桩对沿不同滑动面的滑动所产生的极限阻滑力会有很大的不同。建议的极限阻滑力计算方法可用于常规的滑坡稳定分析计算,对于地下连续墙、嵌岩桩等地下结构亦有重要的借鉴意义,与依靠经验公式与图表计算极限阻滑力的方法相比,所得计算公式在理论上更加完整合理,使用上也更为准确方便。

不同形状抗滑桩的桩土作用与阻力系数研究

基于塑性理论的上下限原理,采用理论解析与数值模拟两种分析方法,研究工程常用桩型的桩土相互作用机制,研究桩型包括三角形、四边形、菱形、五边形和六边形,得到了极限阻力的上限解或完全解,并用数值方法验证Randolph-Martin的圆桩理论解。在此基础上,分析比较不同截面形式的实心桩与薄壁管桩的阻滑效率。结果发现,对于实心桩,在截面面积相同的条件下,传统圆桩的阻滑力和截面刚度在各种桩型中均为最小,表明水平受力的实心圆桩并非最优的设计选择。而对于薄壁管桩,在相同周长、相同壁厚的条件下,圆形管桩的截面阻力相对增长较大,且截面刚度最强,是一个合理的设计选择。本文结果对横向受力桩与抗滑桩的设计计算有重要参考价值。