排桩加固支护边坡作用机理的有限元分析

目的为了解决滑坡推力较大时,单排抗滑桩加固不能保证边坡的安全可靠,确定一种更加安全的边坡支护措施.方法采用强度折减的有限元法对某水电站厂房后边坡进行模拟,将得到的安全系数与极限平衡法所得安全系数进行对比,然后分别对采用单排抗滑桩和双排抗滑桩加固的边坡进行三维数值分析.结果计算表明,强度折减的有限元法分析此边坡是可行的,采用双排抗滑桩加固边坡比采用单排抗滑桩作用更加明显,在桩身位移,桩身弯矩最大值以及桩身的剪力方面,双排抗滑桩都不同程度的小于单排抗滑桩.结论在保证边坡抗滑桩加固工程的安全可靠性的前提下,可以使用单排桩加固的支护措施,当边坡推力较大时,需采用双排抗滑桩,可以大大降低工程成本,提高经济效益.     

边坡稳定分析及抗滑桩加固效果的数值模拟

随着我国基础建设项目大量的开展,边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要研究内容.本文简单介绍了边坡稳定分析常用方法,并采用强度折减法,借助有限元软件ABAQUS分析抗滑桩边坡加固的效果,讨论了设桩位置以及设桩间距的变化对边坡安全系数的影响.同时,以特征点水平位移的拐点为边坡达到临界破坏的评价标准,给出了边坡的相应潜在滑动面和安全系数.分析结果表明,当桩位于坡中位置时,边坡安全系数最大且随桩间距的增加而减小,其结果可以为工程中抗滑桩设计提供参考.     

基于强度折减法的边坡稳定性分析

将有限元强度折减法应用于边坡稳定分析中,探讨了该方法的基本原理、安全系数的定义、屈服准则和失稳判据等。采用强度折减法对某边坡进行稳定性分析,并与传统极限平衡法求得的安全系数进行对比。计算结果表明,采用塑性区贯通或特征点位移突变为失稳判据确定的安全系数与传统极限平衡法的计算结果很接近,表明有限元强度折减法能够满足工程应用。建议在有限元强度折减法中联合采用塑性区贯通和特征点位移突变作为边坡的失稳判据。     

桩基加固的三维边坡稳定性分析

有桩加固边坡稳定问题目前尚无明确规范的计算方法 .通过有限元强度折减法,分析了柔性桩加固边坡,刚性桩加固边坡和刚性桩考虑渗流作用下边坡的安全系数,并将数值模拟结果分别与复合抗剪强度法、BS8006规范中的分析方法进行对比.比较可知:对于柔性桩加固边坡,有限元强度折减法计算边坡安全系数与复合抗剪强度法方法计算结果的误差约为2.0%;对于刚性桩加固边坡,有限元强度折减法计算边坡安全系数与BS8006方法误差约为8.6%,从而验证了柔性桩加固情况下,采用复合抗剪强度法的适用性,以及刚性桩加固情况下BS8006方法的适用性.对于刚性桩,同样条件下考虑渗流作用的影响,边坡的安全系数减小约8.9%.     

抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定

为合理分析抗滑桩加固后的边坡稳定性及确定最危险滑动面和最优桩位、桩长,基于有限元极限分析软件OptumG2建立抗滑桩加固前后的边坡数值模型,通过与已有研究中的边坡算例进行对比,验证了本文数值分析方法的合理性;然后,基于算例验证的对比结果,讨论了OptumG2的2种分析类型(重力乘数与强度折减)的区别并认为基于强度折减极限分析得出的安全系数偏于安全;最后,探讨了边坡坡度及抗剪强度(内摩擦角与粘聚力)对安全系数、最优桩位及桩长的影响,分析了抗滑桩加固后的最危险滑动面变化规律,根据参数分析结果拟合出安全系数公式,得出一些规律性的结论并总结了4种常见的滑动面形式及其形成条件,可为后续边坡稳定性分析理论研究提供参考,具有一定的理论及工程应用价值.     

基于加固边坡的可靠性分析设计抗滑桩锚固深度

为了对抗滑桩锚固深度进行合理的设计,建立位移迭代有限元模型模拟桩-土间的相互作用,基于强度折减的位移迭代有限元法对边坡抗滑桩加固工程进行可靠性分析,把计算参数视为随机变量考虑参数变异性对抗滑桩锚固深度及边坡加固工程可靠性的影响。可靠指标的选取应考虑边坡工程等级,以目标可靠度为控制指标去指导抗滑桩锚固深度的设计。工程算例表明采用可靠性方法设计抗滑桩锚固深度是合理的,具有一定的工程应用价值。     

不同截面型式抗滑桩加固边坡数值分析

当前国内外抗滑桩主要采用圆形和矩形两种截面型式,而不同型式抗滑桩加固边坡的效果不同,施工方法和工程造价亦不同.为此,针对T形、正方形、矩形、正五边形、正六边形、圆形等6种不同截面型式的抗滑桩,采用弹塑性有限元强度折减法,计算了边坡岩土体在强度折减系数分别为1.35和1.50时6种桩型抗滑桩的桩身内力反应,并进行了加固效果的对比分析;在此基础上,深入研究了抗滑桩-边坡体系的整体稳定性及桩间的土拱效应.结果表明,抗滑桩加固潜在滑移坡体时,在特定桩间距范围内会产生土拱;不同截面型式抗滑桩引起的土拱形状不同,桩间的土拱现象在一定程度上能够反映不同桩型抗滑桩的作用机制和加固效果.     

砂土边坡的速凝高聚物微型抗滑桩加固效果研究

针对常规混凝土凝固较慢、工期长、施工复杂等缺陷,提出速凝高聚物微型抗滑桩加固边坡的新思路,开展高聚物微型抗滑桩加固砂土边坡的模型试验与数值模拟研究。结果表明,在数值模拟中,将Mohr-Coulomb强度参数转换为Drucker-Prager强度参数时,应力洛德角取0能够更准确地反映边坡岩土体的强度特征;模拟得到的各边坡工况的位移、变形发展过程和破坏特征都与试验结果较为吻合,在一定程度上验证了数值模拟的准确性;在施加了5级水平推力(1 500 N)后,单排高聚物微型抗滑桩加固后的坡脚、坡中和坡顶的实测位移分别比加固前减小了33.4%、33.3%和33.3%,而双排桩加固后的坡脚、坡中和坡顶的实测位移分别比加固前减小了55.9%、53.4%和43.4%。加固前的坡面呈现波浪状的变形特征,加固后的坡体变形显著改善。在水平推力达到1 800 N时,单排桩工况中的桩体断裂,而当水平推力达到2 400 N时,双排桩工况中的后排桩首先发生断裂。研究结果验证了速凝高聚物微型抗滑桩在边坡加固中具有一定有效性和可行性。     

双排微型抗滑桩的抗滑效果

考虑到高速公路边坡的安全性,为了掌握潜在滑移体的滑动趋势,评价双排微型抗滑桩的安全性,验证理论计算方法的合理性,对通平高速公路某边坡实施双排微型抗滑桩施工,并且对加固边坡进行坡体位移、桩顶位移和桩侧压力监测.此边坡为普遍存在的含有软弱夹层的强风化岩石边坡.通过监测结果发现潜在滑移体和固定坡体没有明显位移差,桩顶位移略小,且变化速度明显减小.在有限元力学分析的基础上,对比发现在承受相同下滑力时,双排微型抗滑桩桩顶位移较普通悬臂桩减少27.88％.在理论分析的基础上阐述边坡加固后的动态稳定性,得出双排微型抗滑桩前后桩的受力比例、受力分布等情况,比普通抗滑桩加固效果更好,桩顶和坡顶位移更小,为以后此类边坡和双排微型抗滑桩的应用设计提供一定的帮助.     

边坡稳定分析有限元强度折减法失稳判据探讨

有限元强度折减法目前广泛应用于复杂条件下边坡稳定安全度的求解,其边坡失稳判据主要有有限元计算不收敛、位移拐点及塑性区贯通等.相应存在的问题有:收敛性受非线性求解方法制约、位移曲线的拐点有时并不明确、在滑动面未知的情况下塑性区贯通判据难以准确把握临界点等.针对一经典边坡,讨论不同迭代算法的影响,提出边坡位移曲线的双拐点概念,从另一角度分析各判据,根据其特点建议联合采用位移出现拐点与塑性区全部贯通作为边坡失稳判据.     

双排抗滑桩与门架抗滑桩的有限元分析对比

对于滑坡推力很大的大型滑坡,常可能需要采用两排或两排以上抗滑桩进行治理。为合理确定滑坡推力在各排桩上的分布形式或大小,计算各排桩的实际受力和变形,采用ABAQUS有限元软件,建立了双排抗滑桩和门架抗滑桩治理顺层滑坡的三维数值分析模型。通过在桩—土间设置库仑摩擦接触面模拟桩—土相互作用,用滑带岩土体强度折减方法来施加滑坡推力,探讨双排抗滑桩和门架抗滑桩的受力情况,对二者的位移、内力、桩身土压力分布进行了对比分析,研究结果表明,后者的位移、内力明显小于前者,说明门架抗滑桩受力更为合理,是更值得推广的抗滑支挡结构形式。     

库水作用下含挡墙滑坡的抗滑桩加固空间位置优化研究

库水变动条件下,以滑坡体、挡墙和抗滑桩为优化系统,利用有限差分法对抗滑桩的空间位置进行优化。通过数值模拟计算滑体和支护结构不同点的位移,根据位移曲线将其划分为三个阶段,即稳定阶段、加速变形阶段和破坏阶段。稳定阶段表明了抗滑桩支护作用的有效性,加速变形阶段和破坏阶段表明了抗滑桩防治效果逐渐失去有效性,因此需要将抗滑桩布置在滑体的前部。除了发挥抗滑桩的抗滑作用还能够使挡墙起到一定的支护作用,保证了滑体的稳定性。基于此,利用强度折减法求取不同桩墙间距下的含挡墙和抗滑桩结构的滑坡安全系数,研究发现在间距较小时滑坡安全系数较大,间距较大时安全系数减小且保持在一定的范围内;这既表明了抗滑桩布置在滑体前部的合理性,又保证桩墙间距为20 m时滑体稳定性最高。因此,将抗滑桩布置在桩墙间距20 m附近是最优的,这也适用于孕育期剧动牵引式人工水库泄水渗透压力型滑坡,为该类滑坡的防治提供理论依据。     

有限元法分析抗滑桩-土坡相互作用系统的稳定性

采用有限元法分析了抗滑桩加固后土坡的稳定性.土体被认为是理想弹塑性模型,服从Mohr-Coulomb屈服准则,加固土坡的排桩被简化成等效的板桩,当其达到极限容许弯矩时即认为达到弯断破坏,土坡安全系数的计算采用强度折减法.文中还讨论了抗滑桩类型、抗弯刚度、极限弯矩及排桩设置位置对加固土坡整体稳定性的影响.     

联合h型桩在滑坡体阻滑中应用数值模拟研究

抗滑桩在边坡加固工程中应用广泛且效果显著,但在大型滑坡体治理时,往往需要多桩联合作用来加强阻滑效果,此时抗滑作用如何分析缺少理论依据。利用结构单元建立了节点耦合的h型桩与桩间横梁、桩后锚索共同作用模型,并自开发程序识别潜在滑动面形成了基于数值模型的h型桩自动施加方法,并可自动计算桩截面参数,然后利用有限差分法进行变形稳定分析。在此基础上对比分析了降雨工况下h型抗滑桩联合支护与单桩支护对边坡稳定性的影响。研究结果表明:h型抗滑桩联合支护在大型滑坡支护工程中效果明显,桩体能够承受更大抗滑阻力及变形;支护效果受桩体支护高程影响,抗滑桩主体布置在边坡中部时效果最佳,支护位置随着坡底到坡顶,强度折减得到的安全系数呈现先增大后减小的趋势;研究成果可为滑坡体支护工程的实际应用提供参考。     

抗滑桩加固边坡中桩要素设计的三维有限元分析

抗滑桩加固边坡是工程中常用的方法,其中桩位、桩间距、桩径、桩长等桩要素是抗滑桩设计的重要问题,它直接关系到边坡工程的造价与安全．通过典型的边坡实例,利用考虑桩一土相互作用的有限元折减程序,探讨计算模型尺寸、桩要素对边坡安全系数的影响．分析可知,计算模型尺寸对边坡安全系数影响很小,模型尺寸为O．5s时计算效率最高;边坡安全系数随桩位近似呈二次抛物线分布,抗滑桩布置于边坡中部既能获得最大的安全系数又能充分发挥材料的抗滑作用,为最佳桩位布置点．边坡的安全系数随桩间距的增大而减小,随桩径、桩长增大近似呈线性增加,桩间距增大桩间土拱作用逐渐减弱,最后趋近于无桩状态．桩长设计中,桩的锚固深度宜为桩长的1／3—1,2．     

延安地区某边坡双排抗滑桩支护分析

以延安黄土梁峁地区城市开发过程中出现的某建筑高边坡双排桩支护结构为研究对象,通过有限元程序Marc,建立数值计算模型,研究双排桩的受力机理。主要分析了桩土接触、桩体刚度、联系梁刚度、前后排桩体长度以及桩距对双排抗滑桩受力的影响。研究结果表明:随土体强度减小,后桩与土体的接触部分向桩顶发展,而前桩的接触部分则从桩顶向下减少;前桩上半部分拉应力较大,尤其在边坡根部,应力达到最大,而后桩的最大应力出现在桩顶部以下14～15m处;前、后排桩最大拉应力之比约为3/2,在承载力计算时,弯矩按3/2的比例进行分配;桩顶联梁的高度取桩身直径的60%～70%,前后桩净距取桩径的1.5倍～2.0倍较为合理。     

抗滑桩锚固段地基侧向抗力系数KH的取值分析

根据抗滑桩设计计算的发展现状，特别针对采用“K”法计算桩身内力的情况。作者结合岩石力学试验和岩石强度理论对抗滑桩岩质锚固段的地基侧向抗力系数KH进行分析，并根据一定的变形观测和位移反分析法来为KH的取值作一些探讨和研究。