松散体滑坡抗滑桩加固的土拱效应分析

基于颗粒流理论,采用PFC2D程序对抗滑桩加固的松散体滑坡成桩后的土拱形成、发展及破坏过程进行研究,分析细观因素（摩擦系数和孔隙率）对抗滑桩土拱效应的影响.结果表明：抗滑桩第1次产生的土拱效应承担极限承载力;土拱破坏后,后续产生的土拱效应承担残余承载力,残余承载力虽有波动但变化不大;桩间土拱的极限承载力、残余承载力和桩体最大荷载分担比随着抗滑桩的桩间净距离增大而减小,随着桩宽增加而增大,但其变化关系并非简单的线性关系;在一定范围内,摩擦系数对抗滑桩土拱效应的影响较大,土体摩擦系数越大,土拱效应越明显,土拱极限承载力越大,且桩体最大荷载分担比呈增长趋势;颗粒集合体的孔隙率对抗滑桩成拱的影响显著,密实度低的松散体的土拱极限承载力相当于密实度高的松散体的残余承载力.     

基于法向应力突变的双排抗滑桩土拱效应的数值分析

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一.应用有限元软件,采用法向应力突变的新方法分析双排抗滑桩桩后土拱效应,研究了桩后土拱效应发生的机理,分析了桩间距、桩排距、布置方式等影响因素对桩后土拱效应的影响,并结合桩土荷载分担比作了对比分析.分析表明法向应力突变的方法是一种分析土拱效应的有效方法,布置方式对双排抗滑桩土拱效应影响明显,梅花型布置优于平行布置.     

切方边坡悬臂桩土拱效应形成与失效机制数值模拟

为了分析切方边坡悬臂桩受力特征,运用二维颗粒流方法建立了相应的数值模型,研究了桩间土拱形成的过程及其破坏机制。依据桩后土体的荷载-位移曲线和变形特征,揭示了桩后土拱形成过程的3个阶段以及各阶段土体应力分布和变形的特征。研究结果表明:抗滑桩土拱的形成机制主要依赖于土体微元的荷载传递过程;土拱效应的形成过程受桩土相对位移的控制,且受桩间距的影响较大,而受土体参数的影响较小;抗滑桩土拱效应失效过程的数值模拟显示,土拱失效过程可分为3个阶段,且该过程受贴近桩体的土体的渐进破坏控制。土体强度和桩间距对桩后土体的荷载-位移曲线影响都较为显著。桩距相同时,随着土体强度的提高,桩后土体的极限荷载也越高,但对应的桩土相对位移量却较接近,同时软弱土体土拱效应的失效以"绕流"模式为主,而强度较高土体的土拱效应失效以"滑塌"模式为主;抗滑桩间距越小,桩后土体的峰值土压力越高,所对应的桩土相对位移越大。     

水平推力作用下抗滑桩间土拱效应影响因素的数值分析

利用FLAC3D软件对抗滑桩后土体的应力拱产生过程和形成机理进行三维数值分析,并通过一系列的对比计算,研究桩间距、土体性质(包括士体的内摩擦角、黏聚力、弹性模量、泊松比、膨胀角)以及桩土接触面性质等因素对土拱效应的影响.研究结果表明:随着抗滑桩桩间距的增大,土拱范围变小,土拱形状也由拱形发展到扁平抛物线形,桩的荷载分担比降低.土体内摩擦角、土体黏聚力以及桩土之间的相对弹性模量对土拱效应的影响呈正相关关系,而土体的泊松比对桩后土拱范围的影响呈反比关系,土体的膨胀角对土拱效应影响不太明显;随着桩土接触面粗糙程度的增加,桩后土拱的范围增大,土拱效应也越显著.     

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.     

考虑土体固结的被动排桩土拱效应研究

被动桩在邻近堆载作用下会出现土拱效应,而三维情况下考虑土体固结的被动桩土拱效应鲜有研究.将衡量桩承式路堤土拱效应的桩土应力比等参数推广到被动桩土拱效应的研究中,考虑软土地基弹塑性-固结耦合及桩土相互作用,运用ABAQUS有限元软件建立被动排桩三维模型,分析了桩身不同深度处、桩侧不同堆载大小下被动桩土拱效应变化规律,并分析土体固结对被动土拱效应的影响.结果表明:桩身不同深度处土拱效应不同,且与桩身受到的侧向压力有关;邻近堆载的增大会减弱被动桩土拱效应;随着固结时间增长,土拱效应减弱,但减弱程度有限.     

考虑土拱效应的小桩距抗滑桩侧向力计算

在总结分析国内外抗滑桩极限侧向力确定公式及其适用范围的基础上,将散粒体极限应力状态平衡微分方程引入抗滑桩桩间距对桩后土拱效应影响规律分析中,发现小桩距下桩端土较桩间土先达到极限平衡状态,推力过大时桩端土产生塑性变形而非桩间土绕流,桩土荷载分担比极大. 研究结果可以解释试验中发现的现象,即小桩距下可产生明显的土拱效应,在较大滑坡推力下拱脚优先于拱顶发生破坏. 借鉴目前对桩后土拱效应的研究成果与极限侧向力研究思路,结合日本建设省土木研究所的“土研公式”,提出适用于小桩距下抗滑桩侧向力确定的新方法,可为抗滑桩设计计算提供参考.     

基于颗粒离散元的抗滑桩土拱效应分析

运用YADE离散元软件对三维空间下的土拱效应进行研究。探讨在不同土层埋深、桩间距及土颗粒不均匀分布等影响因素下的土拱效应发展及变化。研究结果表明:浅层土中的土拱较之深层土中的土拱强度较差,破坏也有所提前;随着桩间距的增大,土拱效应的影响将会减弱,并且减弱的速度逐渐变慢;土颗粒粒径分布的不均匀性增强会使得土拱的形成提前,但是对加载过程中,桩上水平力分担比峰值的影响不大。     

桩间距和桩帽宽度影响土拱效应的现场试验

为了研究桩间距和桩帽宽度对桩承式加筋路堤土拱效应的影响,在广清高速公路拓宽工程庆丰收费站进行了现场试验,实测了路堤荷载下不同桩间距和桩帽宽度下桩帽及桩间土表面的竖向土压力,据此获得土拱高度与桩帽净距的关系.试验结果表明,桩间土表面竖向应力近似均匀分布.当桩帽净距数值超过1.0m以后,土拱高度随桩帽净距的增加而减小.桩帽-土应力比随路堤荷载的增加而增大,随桩帽宽度和桩间距的增加而减小.桩帽荷载分担比随路堤荷载和桩帽宽度的增加而增大,随桩间距的增加而减小.桩间土荷载分担比随路堤荷载和桩帽宽度的增加而减小,随桩间距的增加而增大.     

土拱应力递减模型及其在滑坡荷载分担模型中的应用

土拱效应是抗滑桩工程发挥作用的关键内容.以土拱的应力变化为研究点,首先明确了土拱拱轴线,然后推导了新的土拱应力递减模型,由此量化了土拱关键拱形参数的计算方法,最后提出了新的滑坡荷载三级分担模型.研究结果表明:桩间土拱和桩后土拱的应力呈指数递减规律,基于土拱应力递减模型提出的拱迹线倾角和土拱厚度两个计算公式由于考虑影响因...     

黏性土抗滑桩桩间土拱分析及合理桩间距研究

针对桩间土拱效应,对黏性土抗滑桩合理桩间距的确定进行分析。以拱脚最不利位置土体莫尔库伦强度条件及桩土接触面任一点土体剪应力不大于桩体提供的最大抗滑力为控制条件,并以作用于桩体及桩间土体的滑坡推力不大于抗滑桩承担的绕流阻力为第三个控制条件推导出抗滑桩最大桩间距的计算公式。该公式具有力学性质明确,计算简便,并对一工程实例进行计算,该公式计算结果较为合理,具有工程参考价值。     

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.     

边坡加固工程中抗滑桩间距的确定

考虑抗滑桩桩间土拱效应,以桩侧与边坡土体间的摩阻力及黏着力承担滑坡推力的静力平衡条件和土拱跨中与拱脚处截面的强度条件共同控制,建立了抗滑桩间距的计算公式.该公式适当考虑了滑坡推力分布的影响.工程实例表明,该抗滑桩间距计算公式的计算结果较为合理,具有一定的工程应用价值.     

基于土拱效应的桩承式路堤承载变形计算研究

从桩土差异沉降、土拱效应、荷载分配三者的关系出发,提出桩体向上刺入路堤的体积等于土拱区体积的压缩量的假设,通过对桩承式路堤进行力学分析,并结合其变形协调特性,推导出用差异沉降表示的桩土应力比以及拱高的计算公式.采用模型试验和数值模拟结果对该方法进行了验证,并分析了桩土面积置换率、填土高度、填土内摩擦角对桩土应力比以及拱高的影响.结果表明了该方法所求得结果与实测值较为接近,验证了其合理性.     

小直径抗滑桩在高切坡土石方施工中的应用研究

小直径抗滑桩作为一种新型支挡结构,具有自身独特的优势,已被广泛应用于工程实践。本文分析了土拱效应对小直径抗滑桩设计的影响,结合横穿210国道的隧道高切坡土石方施工中采用小直径抗滑桩,结果表明小直径抗滑桩具有较好的抵抗水平荷载的能力,可承受较大弯矩和剪力,在高切坡土石方施工中安全简便、经济可行。     

桩后土拱作用范围研究

抗滑桩后土拱性质的研究对设桩尺寸和间距有着极为重要的意义,之前的研究多建立结构力学计算的基础上,与实际情况有很大出入.运用FLAC3D软件对桩后土拱效应进行了数值模拟,并对土拱形成后的作用范围,以及土体性质、桩截面、桩间距等因素对其作用范围的影响进行了初步探讨,在桩后土拱的存在形式及相关因素等问题上,提出了与以往的观点不同的看法和认识.在对桩后土拱的几何尺寸进行定性和定量描述的基础上,初步探讨了各因素对土拱作用范围的影响以及影响程度等问题,对进一步深入研究桩后土拱的性质(包括拱的作用范围以及临界状态等)有一定的参考价值.     

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。