缓倾顺层岩质滑坡中抗滑桩受力分布规律

在总结抗滑桩加固顺层岩质滑坡室内模型试验实测试验资料的基础上,研究得出抗滑桩桩身弯矩的分布关系,锁口桩桩桩身最大弯矩出现在滑面附近,钢管桩桩身弯矩存在反弯点,桩身上半部分弯矩为负,下半部分弯矩为正,抗滑桩桩后压力最大值出现在距桩顶15 cm处,桩顶及滑面处压力接近零.在总结抗滑桩桩身受力分布规律的基础上,提出缓倾顺层岩质滑坡防治技术的一些建议,为此类研究提供参考.     

全埋式抗滑桩合理桩间距模型试验研究

基于室内模型试验,对3种不同桩间距的全埋式抗滑桩进行受力特性研究,对比2倍、3倍及5倍桩间距抗滑桩的阻滑能力。试验结果表明:在相同水平推力荷载作用下,2倍桩间距的桩顶位移最小,其次为3倍桩间距,5倍桩间距的桩顶位移最大,阻滑效果不明显;对桩身弯矩的监测结果表明,抗滑桩桩身弯矩最大值点呈下移的趋势,不同高度处桩身弯矩具有明显差异,桩顶与桩底弯矩值较小;3种模型桩的土压力均呈现出上下小,中间大的近似抛物线分布,其中2倍桩间距抗滑桩土压力分布较均匀,有利于桩后承载土拱形成。     

微型桩组合结构加固边坡稳定性耦合分析

采用数值分析方法,对微型桩组合结构加固边坡的稳定性进行耦合分析,通过分析微型桩组合结构加固前后边坡破坏模式的变化,系统研究微型桩组合结构的桩位、桩长、岩土类型及顶梁布置方式等对边坡稳定性的影响。研究结果表明:耦合作用下均质土边坡的破坏模式与微型桩组合结构的布设位置关系较大,对于常见的均质黏土边坡,将微型桩组合结构布置在边坡中上部能够取得更好的加固效果,微型桩的最优锚固长度约为滑面以上自由段长度的2倍;微型桩组合结构加固不同岩土类型边坡的效果相差较大,黏土和粉砂质边坡的加固效果较好,砂性土边坡的加固效果较差;顶梁布置形式对微型桩组合结构加固边坡效果有重要影响,采用行列式布置顶梁的效果优于锯齿状等顶梁布置方式。研究成果对微型桩组合结构加固边坡、滑坡的工程设计和安全评价具有借鉴意义。     

抗滑桩锚固长度对均质边坡滑动面及抗滑能力影响研究

利用透明土技术开展不同锚固长度抗滑桩加固均质边坡可视化模型试验,并结合粒子图像测速技术(PIV),展现抗滑桩加固均质边坡内部位移场演化及其滑移破坏过程,以揭示锚固长度对均质边坡滑动面和抗滑能力的影响机理。研究结果表明:抗滑桩加固边坡的滑动面深度随抗滑桩锚固长度的增加而加深,同时抗滑能力得到提高,但当锚固长度超过其最优锚固长度后滑动面变浅,表现为越顶破坏,使得抗滑桩抗滑能力大幅降低;当抗滑桩锚固长度达到其最优锚固长度时,出现靠近桩底端位置和越顶的两个深浅不一的滑动面;随着锚固长度的增加,抗滑桩上部外侧受拉区减小,而下部内侧受拉区增大,最大弯矩位置均在距桩顶约0.4倍桩长处,而当锚固长度超过其最优锚固长度后,则出现下部外侧受拉而中上部内侧受拉,其最大弯矩位置在距桩顶约0.35倍桩长处;抗滑桩最优锚固长度与岩性、桩间距、桩体刚度等因素相关,在实际工程设计中应考虑这些因素以确定优化的锚固长度。     

复活古滑坡治理及微型抗滑桩承载机理

通过对古滑坡复活原因的分析和数值模拟,采取以微型抗滑桩为主并结合压力注浆、卸载、反压等工程措施的设计方案,使复合古滑体重新处于稳定状态,确保了道路主线路基及路堑边坡工程的正常施工和长期稳定;结合工程实际对微型抗滑桩进行了力学分析和数值模拟计算,证明其最大轴向力出现在桩体中间位置,而最大剪应力则位于抗滑桩高度的1/3～2/5处.     

边坡品字型抗滑桩加固效果监测分析

针对品字型抗滑桩在滑坡推力作用下的受力及变形特性这一问题,对1组顶部由连梁连接的3根圆形抗滑桩进行现场原位应力应变观测,同时,基于弹性地基梁理论,反算出钢筋混凝土抗滑桩位移和弯矩.结果表明:该滑坡滑动趋势缓慢,抗滑桩起到了阻止滑坡继续发展的作用;各桩所受弯矩均未超过其承载力设计值,表明抗滑桩处于安全工作状态;前后排桩对滑坡推力分担不均衡,设计中采用不同的截面尺寸及配筋率会使抗滑桩设计更加经济合理;连梁对桩的协调作用是有限的.     

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。     

桩体复合地基受压过程中侧向约束桩工程特性试验研究

采用模型试验研究桩体复合地基受压过程中侧向约束桩工程特性。研究结果表明:桩侧土压力沿深度先增大、后减小,峰值在离土顶面0.22H~0.33H(H为地面以下桩长)处,因加载而快速增大;轴力P-深度z曲线呈倾斜的"S"形,桩身上部受拉、下部受压,峰值拉力出现在离土顶0.15H处,峰值压力出现在离土顶0.81H~0.92H处;摩阻力τ-深度z曲线整体上呈倾斜的"C"形,上段出现正摩阻力,下段出现负摩阻力,离土顶面0.18H处是中性点,峰值负摩阻力出现在离土顶面0.7H附近;弯矩M沿深度z先增大、后减小,有1~2个峰值,上部峰值出现在离土顶0.37H附近,下部峰值出现在离土顶0.59H~0.70H附近;间距小的边桩正轴力(包括峰值)和轴力零点埋深变化范围及负摩阻力峰值最大,间距大的边桩次之,中桩的最小;荷载达到复合地基压力Q-沉降s曲线拐点荷载之前,中桩弯矩最大,间距大的边桩弯矩次之,间距小的边桩弯矩最小;超过该拐点荷载之后,间距大的边桩弯矩最大,中桩弯矩次之,间距小的边桩弯矩最小;间距大的边桩的弯矩M与土顶面距离z曲线有1个峰值,而中桩和间距小的边桩有2个峰值。     

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。     

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。     

锚索双排桩深基坑开挖受力特性研究

通过对实际工程锚索双排桩深基坑的开挖计算分析,研究矩形布桩方式的双排桩受力变形特征。结果表明:(1)前排桩开挖面以上主要承受被动土压力,开挖面以下主要承受主动土压力;(2)受冠梁的约束,前后排桩顶部位移相同,但桩顶以下前排桩的位移小于后排桩的位移;(3)锚索只对双排桩的剪力分布有较大影响,对弯矩分布、最大弯矩值、位移的影响较小;(4)后排桩基坑开挖面以上土压力为主动土压力,在基坑开挖面以下土压力主要为被动土压力。     

抗滑桩对边坡桥梁桩基受力变形影响分析

当桥梁桩基设置在滑坡上时,常采用抗滑桩作为支挡结构,抗滑桩和桥梁桩基之间存在着相互作用。本文以子-姚高速崖坬沟3号大桥为研究背景,对桥梁桩基及抗滑桩的桩顶位移及桩侧土压力进行监测,分析抗滑桩与桥梁桩基相对位置改变对桥梁桩基受力变形的影响。同时,基于ABAQUS软件分析前后排抗滑桩不同埋置位置下抗滑桩对坡脚桥梁桩基及坡中桥梁桩基的影响。现场监测数据表明抗滑桩与桥梁桩基相对位置对桥梁桩基水平位移及桩侧土压力均有影响,在抗滑桩距离桥基8m和4m时,间距8m加固效果更佳。通过数值模拟,发现后排抗滑桩距离桥梁桩基过远或过近均对桥梁桩基加固效果有限,抗滑桩加固桥梁桩基存在一个最佳距离,对于坡脚桥梁桩基抗滑桩加固最佳距离为3h-5h（h是抗滑桩沿滑坡走向的截面长度）,对于坡中桩抗滑桩加固最佳距离为2h-4h,而前排抗滑桩离桥基越近其加固效果越好。如果桥梁桩基在坡体中上部时,桥梁桩基前部土体较多可能会形成牵引式滑坡,需设置前排抗滑桩进行支护,综合考虑确定合理的加固位置。     

刚柔复合抗滑桩受力与变形特性数值模拟分析

基于某高速公路路堤边坡支挡工程,采用有限差分软件FLAC3D分别建立普通刚性抗滑桩和刚柔复合抗滑桩加固边坡的三维数值模型,对比分析两种抗滑桩结构的受力与变形特性,进而探讨柔性材料厚度、柔性材料弹性模量及抗滑桩弹性模量等关键设计参数对刚柔复合抗滑桩受力与变形特性的影响.研究结果表明:与普通刚性抗滑桩相比,刚柔复合抗滑桩可以明显减小桩身弯矩、剪力及桩侧土压力,但会在一定程度上增大桩身自由段和填土的水平位移;增大柔性材料厚度可在一定范围内减小抗滑桩内力和桩侧土压力,但减小程度有限,柔性材料弹性模量对抗滑桩受力特性影响较小;适当减小抗滑桩的弹性模量可以明显降低抗滑桩内力.     

桩-土作用下桩间距及桩位对抗滑桩及土体力学特性的影响

为探究桩间距及桩位对桩-土作用下抗滑桩及土体力学特性的影响,以某边坡治理工程为例,采用ABAQUS对不同桩间距及桩位的桩-土有限元计算模型进行数值模拟,分析模型达到临界破坏时的抗滑桩桩身内力及土体力学特性的分布规律.结果表明,抗滑桩的弯矩、剪力与桩间距呈正相关,与桩位距坡脚水平距离呈负相关.其中,弯矩随深度的变化曲线呈"凸"形,剪力呈"S"形;两桩中轴线上土体的x、y方向应力分量的幅值变化随桩间距的增大而减小,间接反映出土拱效应强度不断被削弱;土体x方向的应力峰值受桩位的影响较小,其峰值出现在桩后约1m的位置;土体x方向的应力峰值出现的位置随桩间距的增大逐渐远离抗滑桩.     

微型圆桩加固平面滑坡的桩间距分析

基于平卧滑坡的概化物理模型,针对工程中常用的微型圆桩加固平面滑坡的工况,建立了直接拱脚和摩擦拱脚共同存在的复合土拱计算模型.根据土拱效应的静力平衡条件和最不利位置拱脚处的土体Mohr-Coulomb准则探讨了较为合理的圆形微型桩间距的计算方法.并在此基础上,通过对计算对桩间距计算公式的定性分析,探讨了桩间距与滑坡土体的抗剪强度参数、抗滑桩半径、下滑力以及滑面倾角的变化规律.并以实例说明了桩间距的计算过程,得到了较为合理的计算结果.     

抗滑桩-加筋土挡墙组合支挡结构开发

针对山区陡坡地形上加筋土挡墙抗滑稳定性的不足,提出抗滑桩+刚/柔组合墙面加筋土挡墙组合支挡结构,阐述该组合支挡结构的研发思路、结构形式和技术特征。采用有限差分程序FLAC3D建立该组合支挡结构的数值模型,对比分析抗滑桩和抗滑桩+承台2种结构的加筋土挡墙墙面水平位移、抗滑桩位移和桩身弯矩、土工格栅拉力及路基稳定性,重点探讨抗滑桩桩长、覆盖层模量和上覆荷载的影响。研究结果表明:在抗滑桩顶部设置承台可以有效减小墙面和桩身水平位移,提高路基稳定性;将抗滑桩和承台的连接方式由刚接改成铰接会使桩身弯矩显著减小,而对墙面和桩身位移及路基稳定性影响不大;未设置承台时墙面和桩身水平位移更容易受到抗滑桩桩长、覆盖层模量和上覆荷载变化的不利影响。     

大坪滑坡抗滑桩加固效果监测与分析

对于大截面钢筋混凝土抗滑桩,视为埋置于坚硬地层中的弹性地基梁。通过对重庆市奉溪高速公路孙家崖隧道滑坡治理实际工程的抗滑桩加固监测成果进行分析,通过在桩身上方距顶端2 m处设置Ф110 mm的钻孔测斜管,监测抗滑桩在施工过程中所造成滑坡的水平位移,根据孔深与水平位移确定的曲线图判断滑动面所在的位置;同时,通过在桩身护壁中埋置的混凝土应力计、钢筋应力计和桩后土体中埋置的土压力盒,监测桩身在开挖过程中护壁所受的混凝土应力、钢筋轴力和土压力,从而通过各自的变化曲线为抗滑桩施工提供安全保障。     

整体桥扩孔微型桩－土相互作用拟静力试验

为研究不同扩孔参数对整体桥扩孔微型桩受力性能的影响,以扩孔微型桩为研究对象,通过单向循环位移荷载进行控制,进行5根不同扩孔参数下微型桩的拟静力试验研究;同时对微型桩的桩顶位移-荷载曲线、弯矩分布、桩身位移和土抗力等进行分析.结果表明:扩孔内填料刚度越小,微型桩变形能力越好,在3.0D～6.0D(D为桩径)埋深范围内,其土抗力也越小,且对于桩身位移影响也较小,但桩身弯矩增大;相比于浅扩孔,深扩孔的微型桩承载能力小,但变形能力好和桩身弯矩较大;扩孔孔径越大,桩身土抗力越小,桩身弯矩越大,且对桩身侧向位移影响较大;扩孔深度和扩孔孔径一般控制在3倍桩径时可有效提高微型桩的变形能力.     

基于光电测试技术桩土界面受力特性模型试验

为研究预制桩在沉桩过程中桩—土界面侧压力对桩身轴力的影响,模型桩桩身同时埋设温度自补偿微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式(土压力和孔隙水压力)传感器,借助光电一体化测试技术,分析了侧压力对桩身轴力的影响规律。试验结果表明:温度自补偿微型光纤光栅应变传感器性能稳定,可实时监控桩身轴力变化;微型硅压阻式土压力及孔隙水压力传感器成活率高,成功测得了桩—土界面土压力和孔隙水压力。在沉桩过程中,侧压力随贯入深度逐渐增加,同一深度处的侧压力反而减小;侧压力对桩身轴力影响值约为1~2倍,最大可达2.7倍。研究结果对重新认识预制桩的贯入机理及承载性状有重大意义。     

桩间距和布桩形式对微型桩受力的影响

建立了独立式、连系梁式及承台式微型桩支护体系模型,探讨了不同布置形式及桩间距下,各类型微型桩体系的受力特性.研究结果表明,相同荷载下承台型微型桩抗滑效果好,其最大桩身弯矩分别为独立式和连系梁式微型桩的1.36倍和1.35倍;梅花形布桩形式下,同类型微型桩的桩身最大弯矩约为矩形布桩形式微型桩的1.02倍;桩间距取1.5~2.0m更有利于微型桩体系抗滑效果的充分发挥;最佳的微型桩布桩形式为承台式微型桩呈梅花形布桩,桩间距为1.5~2.0m.