含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockinghamπ定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波(0.55g)和Sin波(0.4g)工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。

临岩堆边坡填方高速公路稳定性评价研究

西南地区地质条件较差,广泛存在松散岩堆边坡,天然岩堆呈极限平衡状态,具有潜在失稳风险。在岩堆边坡新建填路,在外力作用下岩堆边坡极限平衡打破,填方道路可能出现失稳,填方边坡薄弱面发生局部或整体滑动,威胁高速公路工程建设。本文以云南岩堆边坡填方高速公路为典型实例,通过收集资料岩堆内部沉积结构特征,反演分析岩堆边坡稳定状态和参数,进一步分析运用数值模拟分析得到填方道路稳定性与变形破坏之间的关系,验证了加固岩堆边坡填方道路稳定特性,证明施工方案的可靠性。

岩质基坑开挖过程中水平位移特性分析

为研究岩质基坑开挖过程中基坑侧壁水平位移的变化特征,文中以山东大学齐鲁医院Ⅱ期项目基坑工程为例,通过数值模拟与现场监测数据相结合的研究方法,对岩质基坑开挖过程中基坑土体与坡顶水平位移变化规律进行分析。研究结果表明,在基坑的开挖过程中,坡顶处岩体较为破碎的强风化花岗岩产生的水平位移较大,微风化花岗岩岩体位移较小;随开挖深度的增加,基坑水平位移影响区域逐渐增大,基坑侧壁相同位置的水平位移也随之增大,近似为“中间大,两端小”的分布规律;坡顶水平位移的模拟值与监测值变化规律一致,证明研究的可靠性。研究结果可为类似工程提供借鉴作用。

基于FLAC3D的边坡支护方案优化研究

为研究抗滑桩及锚杆框架梁在顺层岩质边坡支护中的优化方法,基于三级支护的典型顺层岩质边坡,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对抗滑桩桩身长度及桩身截面积、锚杆锚固倾角及锚固长度进行优化。结果表明,不同长度抗滑桩对岩质边坡进行支护时,抗滑桩稳定系数均随着桩身长度的减小而减小,且在边坡岩性发生突变的地方抗滑桩的水平位移也会发生突变,在一定范围内适当减短抗滑桩的桩身长度并不会引起桩身水平位移的大幅度改变,故在满足规范的条件下可通过减小桩身长度来进行优化设计。改变抗滑桩的截面面积并不会显著改变桩身的水平位移,但抗滑桩截面面积会显著影响抗滑桩稳定系数,存在一个临界截面积使得桩身截面积在小于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小迅速减小,而在桩身截面积大于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小只会略微减小。边坡最大水平位移随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,边坡稳定系数随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,故在进行锚杆框架支护设计时可通过增大锚固倾角及增加锚固长度提高边坡稳定性,此结果可为抗滑桩及锚索框架梁在顺层岩质边坡支护提供优化设计方案。

抗滑桩在复杂土岩质高边坡中的治理机理及工程应用研究

抗滑桩是一种常用的高边坡治理技术,该项技术可以有效提高边坡的抗滑稳定性。该文以抗滑桩为研究对象,首先说明高边坡的破坏类型、稳定性的计算方法,其次介绍抗滑桩性能的影响因素、失效类型和治理机理,最后结合高边坡施工项目,围绕抗滑桩的实际应用展开讨论。希望能够给人以启发,为日后同类型项目的施工提供有价值的参考。

一种岩土边坡深层水泥搅拌桩用聚合物材料制备及特性分析

解决传统的岩土边坡深层水泥搅拌桩对水泥材料的依赖性较高,工程建设成本长期居高不下的问题。深层水泥搅拌桩是提高岩土边坡尤其软土边坡地基力学性能的重要手段,研究以粉煤灰-矿渣聚合物岩土边坡深层水泥搅拌桩为例,尝试利用粉煤灰-矿渣等制备一种特殊聚合物水泥,对这种通过粉煤灰、矿渣等形成的聚合物原材料的综合性能进行分析。结果表明,当矿渣与粉煤灰的配合比为30∶70时,岩土边坡深层水泥搅拌桩的聚合物硬化时间最短,当碱浓度为2.5 mol/L时,能够获得最佳的材料压缩强度。

基于离散元的顺层岩质边坡加固及稳定性分析

为研究顺层岩质边坡加固机理及稳定性问题,基于离散元方法,利用FLAC 3D软件建立二维模型,对岩体参数敏感性进行了分析,同时得出抗滑桩加固机理.主要得到以下结论:岩层倾角、坡角、内摩擦角和黏聚力对顺层岩质边坡稳定性影响显著,边坡安全系数对坡角和内摩擦角的改变更为敏感;内摩擦角以及黏聚力的增大会导致边坡抗剪强度增大,使抗滑力大于下滑力,进而使顺层岩质边坡安全系数增大;通过研究抗滑桩的布设以及桩间距,发现桩间距为2D~3.5D时,桩位5号时为最优布设位.

岩质斜坡嵌岩桩水平承载性能影响因素敏感性研究

选取岩石单轴抗压强度Rc、嵌岩深度hr、斜坡坡度θ和桩径Dp共4个影响参数,每因素设置5个影响水平,采用Taguchi正交试验方法,设计25个岩质斜坡嵌岩桩水平承载性能基础模型,并开展水平承载性能有限元数值模拟,得到各基础水平荷载—位移曲线,据此以桩侧地表位移10mm为控制条件,确定各基础水平极限承载力。采用信噪比和方差分析方法,研究Rc、hr、Dp和θ对基础极限水平承载力的影响趋势,并检验各因素影响的显著性水平。结果表明:各影响因素对岩质斜坡嵌岩桩水平承载力敏感性由大到小顺序为Dp、θ、Rc、hr,其中Dp和θ均为显著性影响因素,且Dp影响最为显著。Rc和hr均不是显著性影响因素。岩质斜坡嵌岩桩水平极限承载力随Dp增加而增大,随θ增大而减小。当桩周岩体单轴抗压强度与桩身混凝土强度相接近时,二者相互作用效果最佳,可有效提高岩质斜坡嵌岩桩水平承载性能。增加hr对提高岩质斜坡嵌岩桩水平承载力作用有限。

基于Geo-slope软件的码头陆域顺层岩质高边坡分级加固计算

针对山区河流码头陆域开挖形成高30~50 m顺层岩质边坡的加固处理问题,根据加固设计方案中格构锚索和抗滑桩的排间距,采用Geo-slope软件,在摩根斯坦-普拉斯法的基础上,建立顺层岩质高边坡加固计算模型,计算多组不同排间距不同工况下的边坡稳定安全系数,从而选定经济安全的边坡加固组合方案。结果表明,格构锚索与抗滑桩加固对边坡整体安全系数的影响大小取决于支护结构在整个滑面上产生抗力的大小。

复杂条件下岩堆边坡变形破坏及处置技术研究

西南地区地质条件较差,广泛存在松散岩堆边坡,天然岩堆呈极限平衡状态,具有潜在失稳风险。在人工开挖或降雨作用下,岩堆边坡极限平衡打破,边坡薄弱面发生局部或整体滑动,威胁岩堆边坡周围工程建设。本文以云南省高速公路沿线岩堆边坡为典型实例,通过收集资料岩堆内部沉积结构特征,进而定性分析岩堆边坡稳定状态,提出加固方案并运用数值模拟分析得到沉积结构与变形破坏之间的关系,总结加固后岩堆边坡稳定特性,证明支护方案的可靠性。

斜坡上嵌岩抗拔桩竖向承载变形特性模型试验及数值模拟

随着我国输电线路工程逐步进入西部山区,越来越多的输电塔基础需要修建在陡峭的山坡上。然而,斜坡桩基在强风、雪等极端气候的抗拔承载变形特性研究不足,现行规范也尚无完善说明。基于此,开展了平地与斜坡上嵌岩抗拔桩的室内模型试验,对比分析了荷载-位移曲线、地面变形及裂缝扩展、破坏模式、桩身轴力、桩侧摩阻力及桩-岩相对位移。使用试验结果与ABAQUS数值模拟结果相比较,在验证模型可靠性的基础上,进一步研究了斜坡坡度对嵌岩抗拔桩承载变形特性的影响。结果表明,平地与斜坡下的荷载-位移曲线变化规律一致,均呈陡变型。斜坡对嵌岩抗拔桩的承载变形特性具有不利影响,当斜坡坡度在0°~30°范围内变化时,斜坡坡度对极限承载力的削弱影响呈近似线性增加(0%~12.8%)。随着斜坡坡度增加到45°时,斜坡对嵌岩抗拔桩极限承载力的削弱影响急剧凸显(25.9%)。斜坡上的基岩破坏面主要发生在下坡3.2d(d为桩径)、角度为120°的扇形范围内,逆坡破坏范围约为1d,不同于平地呈对称、复合形的破坏。值得注意的是,当桩顶荷载达到约80%的极限承载力时,平地地表或斜坡下坡出现了可见的裂缝。该研究成果为斜坡上输电塔桩基抗拔优化设计及规范完善提供了科学依据。

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡中抗滑桩-键组合结构的应用

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏往往是沿软弱夹层向下滑移。针对这类边坡的破坏特点,以贵州某含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡为例,提出采用抗滑桩-键组合结构对此类边坡进行支挡防护,并基于有限元软件模拟了抗滑桩-键组合结构对边坡的支挡防护机理,讨论了不同排距对边坡稳定性、坡体变形特征以及边坡剩余下滑力分担情况的影响规律。结果表明:将抗滑桩与抗滑键组合形成新的抗滑体系,能有效地控制含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的坡体变形,进而提升边坡的整体稳定性;抗滑键设置后分担了前排桩部分下滑力,显著改善了前排桩的受力状态,其承担的荷载约为前排桩的75%~90%;抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和略大于单排桩承担的边坡剩余下滑力,且排距对边坡剩余下滑力的分担具有一定影响,随着排距的增大,抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和缓慢增大,当排距为45 m时其达到峰值。研究成果可为此类边坡的支挡防护提供新思路,具有一定的参考价值和借鉴意义。

顺层岩质边坡让压型抗滑桩预加固性能研究

让压型抗滑桩是针对顺层岩质边坡研发的预加固结构,为了探究其预加固性能,首先分析了让压型抗滑桩预加固机理,其次以变形和应力作为参考指标,采用了物理模型试验结合数值仿真的方式对让压型抗滑桩与传统抗滑桩进行对比,最后探究了让压层厚度、锚固段长度、让压层弹性模量对让压桩加固效果的影响。结果表明:①边坡预加固结构让压型抗滑桩是通过让压层的设置诱发潜在滑体产生微弱变形,发挥岩层层面间抗剪强度的有利作用,改善桩身位移和应力状态;②让压型抗滑桩支护时岩层下滑的位移明显增大,而作用在桩身的侧向压力相较于普通抗滑桩有所降低,较好地提升抗滑桩的抗滑效果;③让压桩预加固效果随锚固段长度的增大呈现逐渐变优的趋势,而随让压层厚度、让压层弹性模量的增大呈现先变优后变差的趋势。

某立体桁架结构码头基础设计与研究

某带有“L形悬挑”的大跨度码头建筑采用立体桁架结构,桁架内部设有单层房间,用作码头服务房。该码头位于河岸边坡,地质条件比较复杂,边坡土体常年受河流冲刷,存在坍岸及潜蚀风险,因此对基础设计提出了较高的要求。结合岩土工程勘察报告及建筑功能要求,确定了桩基及筏形基础的基础形式,利用筏形自重抵消上部结构倾覆荷载,并设置嵌岩抗拔桩,利用基桩抗压承载力保证整体稳定,利用基桩抗拔力提高结构安全储备,利用基桩水平承载力抵御水平荷载;最后将基础在最不利荷载效应组合下产生的最大水平位移施加于上部结构,反算出上部结构构件应力,计算结果满足规范要求。

岩质边坡桩柱式桥墩的受力分析研究

岩质边坡上桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多。本文在探讨和总结了桩柱式桥礅双排桩的受力特点和计算方法的基础上,采用大型通用非线性有限元分析软件MSC.Marc对其进行数值模拟,建立了岩质边坡桥梁双排基桩三维有限元计算模型,通过计算得到了岩质边坡的应力分布情况。由于桩柱式桥墩桩顶横向连梁对桩顶的约束作用,桩身变形特征也发生了明显变化,桩柱式桥墩前、后两根基桩的侧移曲线均有桩顶弹嵌的特征,使得桩身受力更加合理,对桩身材料强度的要求相对有所降低;此外,以该模型为基础,分别分析了基桩间距变化、桩体刚度变化、嵌岩深度变化及桩周岩(土)体性质变化对桩柱式桥礅双排桩受力及位移的影响,其计算结果可用于指导岩质边坡桥梁基桩的设计及施工。

层状岩体边坡抗滑桩加固效应的数值分析

利用数值方法探讨抗滑桩在层状岩体边坡中的加固效果,分析抗滑桩位置和桩长对于边坡变形、应力的影响。研究结果表明:抗滑桩位置对于边坡水平位移的影响较大;当抗滑桩位于边坡坡面中下部时(但需保证抗滑桩穿过了最危险滑动面),对岩土体变形的效果最佳;随着桩长的增大,边坡水平位移突变逐渐减少,最大位移也逐渐减小。存在一临界桩长Lcr,当桩长超过Lcr时,继续增大桩长对位移的控制效果明显降低。

倾斜荷载下高陡边坡桥梁基桩内力计算

高陡边坡上桥梁基桩既要承受来自上部轴向与水平向的荷载作用,又要抵抗桩侧滑坡推力,具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩利平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多。在考虑高陡岩质边坡滑坡推力的基础上,根据现场试验得到岩质边坡滑坡推力分布应为两端小、中间大的抛物线形式的规律,提出桩后岩质边坡滑坡体推力按抛物线分布荷载计算模型,进而提出适用于高陡边坡桥梁基桩内力及位移分析的有限差分解,并结合湖南邵怀高速公路K83+745桥梁基桩实测数据分析表明理论与实测结果吻合良好,所提出的针对高陡边坡桥梁基桩内力及位移计算的有限差分法是可行的,深入探讨高陡边坡桥梁基桩内力及位移计算对于推广其工程应用具有理论和工程应用价值。

微型桩体系加固顺层岩质边坡的内力计算模式

根据微型桩的结构布置形式,将加固顺层岩质边坡的微型桩体系分为3种类型,即独立微型桩体系、平面桁架微型桩体系和空间桁架微型桩体系。将微型桩体系和桩间岩土体视为桩–岩土体的复合型结构,提出了桩–岩土体–桩的相互作用模式和作用力计算分析模型,该模型考虑桩–岩土体–桩的相互作用,可较好模拟滑坡推力在各排桩之间的传递机制。最后,应用有限元理论建立计算微型桩体系内力和变形的力学模型,并将该模型应用于渝怀铁路顺层岩质边坡加固计算中,取得了良好的效果。

高陡岩质边坡上桥梁基桩模型试验研究

高陡岩质边坡上桥梁基桩的受力性状极为复杂,既要承受上部荷载,又要抵抗桩侧滑坡推力,具有承重与阻滑双重功能,且由于陡坡的存在,使得该类基桩与平地上无坡度的基桩在承载机理上存在明显差异。以竖向荷载下基桩挠曲微分方程为基础,采用方程分析法导出了高陡岩质边坡上桥梁桩基模型试验的相似准则,并以该准则为指导,开展陡坡桩基室内模型试验。通过室内试验得到了不同组合荷载及加载方式条件下基桩弯矩及桩顶水平位移的情况,探讨了该类桩受力性状,并获得基桩桩侧土压力、抗力分布形态及影响范围的情况,以助于更深入地了解陡坡上桥梁基桩的荷载传递机理,具有一定的理论和工程应用价值。

岩质边坡上基桩数值模拟与正交试验设计

目的研究岩质边坡上基桩的受力及变形特性,考虑多种因素的复合作用下基桩的受力及变形的影响.方法结合正交试验设计原理对岩质边坡上桥梁基桩进行设计,并采用大型通用非线性有限元分析软件MSC.Marc对其进行数值模拟,以分析这些因素变化对基桩的变形及受力的影响规律.结果运用正交设计及有限元法得到的结果与一般工程经验相符,具有一定的可靠性.其中各个因素对水平位移的贡献主次顺序为:内摩擦角>竖向荷载>均布荷载>水平荷载>边坡坡度>黏聚力>桩径,而对最大弯矩值的贡献主次关系为:内摩擦角>桩径>黏聚力>边坡坡度>水平荷载>均布荷载>竖向荷载.结论桩周岩体的强度对基桩的位移和内力影响最大,在施工中应尽量保护桩周岩体的完整性和强度.此外,岩质边坡上基桩表现出被动桩的特性,坡顶分布荷载对基桩位移影响也较大,在施工过程中也应尽量避免在坡顶产生较大堆载.