微型桩抗拔承载特性的数值模拟分析

开展微型桩抗拔承载特性的现场载荷试验,通过建立微型桩三维有限元数值分析模型。在利用现场载荷试验资料反演有限元计算参数和验证有限元模型合理性基础上,探讨桩长、桩径、二次注浆和水平荷载等因素对微型桩抗拔性能的影响规律。结果表明:三维有限元模型适于微型桩的抗拔承载特性分析,接触系数Ri为合理模拟不同注浆施工工况提供了有效途径,数值模拟得到的相关结论对优化抗拔微型桩设计有积极的指导作用。     

单排微型桩的稳定性计算与受力性能数值模拟

为研究微型桩加固边坡的效果与加固后边坡的受力机制,基于强度折减计算准侧与切向和法向耦合弹簧准则,建立了单排微型桩-边坡抗力分析有限元模型,分析单排微型桩桩位对边坡安全系数与桩身受力性能的影响,确定单排微型桩加固边坡的最佳位置。结果表明:随着单排微型桩体离坡脚距离的增加,微型桩加固的边坡安全系数先增大后减小,lx/l为0.6时为最优加固位置。当边坡内无微型桩或微型桩布置在边坡顶部与坡脚时,坡体内部产生了整体向下滑移的塑形剪切带,边坡发生了整体滑移;当微型桩布置在边坡上时,边坡滑动破裂面被切断,坡体由原来的整体滑移转变为了局部滑移变形。模拟结果可以为类似微型桩加固边坡工程稳定性计算提供参考,进而提高微型桩加固边坡的效果。     

微型钢管抗滑桩的受力特点及其应用

结合工程实例,运用数值模拟的方法,对微型钢管抗滑桩的受力特性及支护效果进行研究.结果表明在加固土质边坡中,微型钢管桩受力主要表现为承受坡体侧向土压力,在加固岩质层状边坡中微型钢管桩的受力主要表现为承受坡体下滑的剪力,当微型钢管桩抗剪强度达到屈服强度后,逐渐转为受拉.因此,在加固土质边坡中,由于微型钢管桩截面矩有限,宜设计连系梁并结合锚杆(索)一起使用,以提高其整体抗弯性能;在加固层状岩质边坡中,不但应考虑微型钢管桩的抗剪性能,还应保证其足够的嵌固深度.     

板连式斜直组合微型桩加固边坡工作性状数值分析

为对斜直组合微型桩加固边坡中微型桩的工作性状进行研究,采用FLAC^3D数值模拟软件对斜直组合微型桩进行三维数值模拟,研究斜桩倾角对组合结构的力学响应及其对边坡加固效果的影响。结果表明：在相同条件下,随着桩身倾角的增大,桩身变形及桩身水平位移呈现先增大后减小再增大的变化趋势。当桩身倾角为10°和20°时,桩身变形(水平位移)分别达到最大值和最小值。同时,各桩桩身水平位移最大值出现的位置(距桩顶的距离)随着桩身倾角的增大而逐渐增大。总体而言,随着桩身倾角的增大,边坡潜在滑面由浅变深。不同桩身倾角组合结构加固下边坡的塑性区分布范围不同,当桩身倾角为20°时,发生剪切破坏的塑性区单元分布范围较小。为较好发挥斜直微型桩组合结构加固边坡效果,建议将组合结构中前排与后排的桩身倾角设置为15°～20°为宜。     

抗滑桩加固土坡效果及合理桩位的三维有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,采用弹塑性有限元强度折减法对抗滑桩加固的土坡进行三维数值分析.考虑桩-土相互作用,探讨强度折减法中以迭代不收敛和特征点位移拐点作为边坡失稳判据的局限性.对于抗滑桩加固的边坡,提出采用特征点位移拐点并结合水平位移限值作为边坡临界破坏的评价标准,分析边坡潜在最危险滑动面和安全系数随抗滑桩桩位变化的规律,从数值模拟角度探讨边坡加固中桩位的合理设置位置.     

高压旋喷桩加固船闸边坡数值研究

高压旋喷桩在软弱地基处理以及基坑加固工程中应用广泛,但较少应用于边坡加固,目前对高压旋喷桩加固边坡的变形破坏特性和抗滑机理认识不清,相应的稳定性评价理论研究较少。选取某船闸工程高压旋喷桩加固边坡典型断面,考虑桩土相互作用,基于强度折减法,用有限元软件ABAQUS建立边坡三维数值计算模型,探究高压旋喷桩在边坡加固中的变形破坏机理。结果表明:采用高压旋喷桩加固边坡提高了边坡的稳定安全系数,桩体发生的是剪切破坏;加固边坡破坏特性为形成贯通的剪切滑动带而非滑动面;增加高压旋喷桩在滑床以下的嵌入深度以及加大桩体到坡面的长度并不能有效提高边坡的稳定性。运用"等效桩条法"将加固边坡三维数值模拟问题转化为二维平面应变问题,进行加固边坡的二维数值模拟。结果表明:边坡的二维数值模拟滑裂面与三维模拟结果一致,采用全长桩与10 m的埋入式桩时,得到的稳定安全系数相比三维数值模拟结果分别大5.5%和3%,而二维数值建模方便快捷,可节省大量数值运算时间,其结果可工程设计提供有效的参考。     

基于Geo-Slope的抗滑桩加固路堤的数值模拟

依托相关工程背景,运用有限元软件Geo-Slope模拟路堤分层填筑的施工过程,以了解路堤的变形特征.针对填筑过程中出现的滑塌现象,采用抗滑桩加固路堤.选取抗滑桩的桩位、桩身弹性模量、桩长这三个参数进行数值模拟,分析研究出其敏感性为:桩位在坡脚的抗滑桩能有效控制路堤最大水平位移,且更具有可操作性;桩身弹性模量的提高有利于限制路堤最大水平位移;穿过危险滑动面的桩,其桩长对路堤最大水平位移的限制作用不明显.考虑到施工质量控制及成本控制,应该选择合适的桩身弹性模量及桩长.     

吊脚桩下部软岩层边坡加固及稳定性分析

对于岩面高于基底的基坑,可采用桩端仅嵌入稳定的中、微风化岩层的吊脚桩围护形式。当吊脚桩下部为软弱破碎岩土层,下部边坡开挖将影响基坑稳定。本文结合现场情况对桩端下部软弱边坡进行加固处理,并采用现场监控量测与有限元数值模拟相结合的方法,对边坡开挖过程中的变形及稳定性进行研究。通过将计算结果与现场实测数据比较,得出边坡处于安全的工作状态。     

基于强度折减法的河岸边坡稳定性及加固分析

基于有限元强度折减法,通过ANSYS数值模拟软件,采用与摩尔-库仑相匹配的DP3准则,对徐州市奎河市区段河道边坡加固前后建立有限元模型并进行边坡稳定性分析。分析结果表明：采用树根桩与预应力方桩加固边坡后,边坡安全系数显著提高,对应相同折减系数下边坡塑性应变、水平位移、塑性区面积均明显减小,这表明加固能达到预期效果;有限元强度折减法不需假定滑动面而获得稳定安全系数,并且考虑到了支护结构与土体的共同作用,对研究边坡加固机理具有很好指导意义。     

水泥土搅拌桩连拱抗滑墙加固软土地基边坡模型试验及数值分析

为验证水泥土搅拌桩连拱抗滑墙加固软土地基边坡的作用机制,在进行了系列室内模拟试验的基础上,对模型试验进行了数值分析。采用有限元方法,分析了水泥土搅拌桩连拱抗滑墙的传力机制,不同深度土层分担水平推力分布形式及大小以及加固区不同深度土层剪力分布的规律。研究表明,有限元数值分析方法计算所得到的结果与模型试验的结果比较接近,并证明了自行设计制作的模型槽对水泥土搅拌桩连拱抗滑墙加固软土地基边坡等类似工程进行室内模型试验的可行性。     

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。     

加筋粘性土路堤边坡模型试验研究

为确保和提高路堤的承载力和稳定性,加筋技术的应用已日益趋于常规化。在条形荷载下对一层水平加筋路堤和多层水平加筋路堤及未加筋路堤进行室内模型试验对比,通过模型试验研究了筋材对路堤边坡极限承载力、坡顶竖向沉降、坡面水平位移与边坡破裂面形态的影响以及筋材的受力等方面的相关信息,并探讨了加筋形式下路堤的工作机理和加固机制。并通过有限元分析软件模拟各工况,得出相应的结果信息。模型试验表明:不同于未加筋的连续圆弧破裂面形态,加筋时破裂面的形态为隔断的多个圆弧面,新产生圆弧破裂面曲率增大。数值试验与模型试验的结果基本上一致,两者可进行相互验证。     

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。     

基于现场监测数据的岩质高边坡加固有限元分析——以贵州某岩质高边坡为例

本文以贵州省某岩质高边坡为例,首先分析了边坡三级平台排桩加固前后八个月的深孔监测数据,得到加固后深部监测孔位移仍在增加,边坡仍然处于不稳定状态。其次,利用FLAC3D有限元差分软件反演分析三级平台加固后坡体状况,并建立变换抗滑桩位置的加固模型,分析滑坡体的位移、剪应变增量和滑带位置的变化和分布情况,获得相应的边坡稳定系数,提出最优加固方案。第三,通过对该最优加固方案模拟计算,结果表明：二级平台处加桩坡体达到的稳定系数值最高,为1.25,加固后最大位移减小了22.5%,桩后滑带剪应变增量减小了20.69%,为指导该滑坡的后续加固治理工程提供了理论分析与基础。     

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%.     

粉质黏土地区微型桩群桩基础群桩效应研究

探讨微型桩群桩基础在粉质黏土地层条件下的群桩效应和竖向承载性能.通过在川西地区开展的现场真型试验,将现场试验结果、数值模拟以及理论计算结果进行对比.结果表明:微型桩群桩基础在该地层条件下具有良好的抗压性能,试验基础极限抗压承载力可达2 700 kN,利用实体周长法得出的群桩效应系数与数值模拟方法最为吻合.在粉质黏土地层...     

超高填方荷载下刚柔组合桩复合地基的加固机理及其优化设计

以玉溪—磨憨铁路普洱车站的超高填方工程为依托,借助ABAQUS有限元软件,研究超高填方路堤荷载下传统刚性桩和柔性桩复合地基桩体的受荷模式及路基稳定性。传统的刚性桩复合地基路堤中心处PHC管桩,桩身所受剪力和弯矩较低,PHC管桩的抗弯性能、抗剪性能未得到充分的利用;而传统的柔性桩复合地基则表现为路堤边桩侧向变形大,桩体柔性弯曲明显,路堤安全性相对较低等特点。在确保路堤安全的前提下,提出一种兼顾工程成本的超高填方荷载下刚柔组合桩复合地基优化设计方法,即将刚性桩布置于潜在滑裂面剪入口或剪出口位置,其余位置布置柔性桩。并借助有限元数值模拟方法对其加固机理及效果进行分析。研究结果表明:当刚性桩布置在剪入口位置时,能显著减少路堤的侧向变形以及坡肩处路堤顶面的竖向变形,其存在可直接阻止潜在滑裂面的进一步发展和贯通;而将刚性桩布置在剪出口位置,亦能减少路堤的侧向变形,但效果并不显著;且其能分担剪出口处桩周土体所受的剪切应力,使其塑性区向四周分散。2种优化方案下路堤安全系数均较常规柔性桩复合地基安全系数有显著提升。     

钻孔灌注桩桩端后注浆承载性能的数值分析

本文借助于FLAC3D有限差分软件来模拟后注浆对桩端承载性能产生的影响，通过建立不同的数值模型，分析在不同桩长、不同注浆量的条件下桩端后注浆对钻孔灌注桩承载力产生的影响。并对沈阳夏宫城市广场的试验桩的模拟结果与现场静载试验结果进行对比。研究结果表明．桩长和单桩注浆量对桩端后注浆钻孔灌注桩的承载力影响最为显著。     

水泥土连拱抗滑墙加固软基边坡机理研究

针对传统的复合地基加固软基边坡时水泥土桩身易拉裂破坏和弯折破坏的问题,为更好地发挥水泥土高抗压强度的特点,对新型边坡加固结构水泥土连拱抗滑墙设计并实施了大比例模型试验。分析了各级荷载下软硬土层所分担的水平推力,发现水泥土连拱抗滑墙能够有效地把推力传递到下层硬土中。采用有限差分软件FLAC3D对水泥土连拱抗滑墙与水泥土搅拌桩复合地基两种边坡加固结构进行数值模拟,分析了水平应力、剪应力的分布情况及土体塑性区分布的对比,比较两者的加固效果。结果表明,在相同条件下,复合地基中的水泥土桩易发生弯折,水泥土连拱抗滑墙能够有效发挥水泥土抗压性能,避免桩身出现拉裂破坏和弯折破坏。水泥土连拱抗滑墙加固效果明显优于水泥土搅拌桩复合地基。     

基于现场监测数据的岩质高边坡加固有限元分析——以贵州山区某岩质高边坡为例

以贵州省某岩质高边坡为例,首先分析了边坡三级平台排桩加固前后八个月的深孔监测数据,得到加固后深部监测孔位移仍在增加,边坡仍然处于不稳定状态。其次,利用快速拉格朗日有限元差分(fast Lagrangian analysis of continua 3D,FLAC~(3D))软件反演分析三级平台加固后坡体状况,并建立变换抗滑桩位置的加固模型,分析滑坡体的位移、剪应变增量和滑带位置的变化和分布情况,获得相应的边坡稳定系数,提出最优加固方案。第三,通过对该最优加固方案模拟计算,结果表明:在二级平台处加桩边坡稳定系数值最高,为1.25,加固后最大位移减小了22.5%,桩后滑带剪应变增量减小了20.69%,为指导该滑坡的后续加固治理工程提供了理论分析方法。