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.     

节理岩质边坡桩基加固的稳定性分析

利用有限差分法FLAC3D软件建立节理岩质边坡桩基加固的数值模型,通过强度折减法计算边坡安全系数,并分析边坡节理面倾角、桩长、桩位置对节理岩质边坡稳定性及桩身内力与位移的影响。研究结果表明:桩总长L1存在某一临界桩长L0,当L1L0时,增加桩总长对桩加固效果影响不大;节理上部桩长L2是影响桩加固岩质边坡效果的决定性长度参数;桩位置逐渐远离坡面时,加固效果急剧降低;桩身剪力和弯矩均呈周期性波形分布,最大剪力绝对值出现桩与节理面的相交点处,最大弯矩出现在剪力约等于0 kN处;当节理面倾角大于岩石摩擦角时,桩顶水平位移随着桩位置逐渐远离坡面而急剧增大。为了提高桩基加固效果,实际工程中桩总长应小于临界桩长,且尽可能布置桩在坡面附近。     

抗滑桩加固边坡稳定性及影响因素的有限元分析

通过Fortran95语言编制边坡在抗滑桩加固情况下的稳定性程序(FPS),并与商业软件FLAC3D的计算结果进行对比,以验证程序的正确性及优越性;然后,通过抗滑桩支护参数对边坡稳定性的影响进行分析.研究结果表明:(1)当桩长较小时,抗滑桩设置在边坡中下部对稳定性最有利,当桩长较大时,抗滑桩设置在边坡中间对稳定性最有利;(2)桩长对于边坡安全系数的影响程度与抗滑桩布置的位置有关,当抗滑桩位于坡顶或者坡脚时,桩长的变化对于安全系数的影响很小;而抗滑桩位于边坡坡面中央时,在桩的长度达到临界桩长之前,边坡的安全系数与桩长呈显著的线性关系;(3)随着桩长的不断增大,潜在滑动面逐渐向边坡内部移动,破坏模式由浅层滑动变为深层滑动,安全系数也不断增大;但当桩长达到一定程度后,边坡的临界滑动面转移到临坡面位置.     

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.     

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.     

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。     

香根草-微型桩协同护坡机理研究

香根草护坡或微型桩护坡在边坡加固与防护工程中均得到了广泛应用;但两者协同护坡却研究很少。边坡安全系数是研究边坡稳定性的主要依据之一,对其计算分析对于预防滑坡具有重要意义。通过在室外建立与实际工程相似的大比例尺试验模型,利用应变片、微型土压力盒等仪器,通过坡顶加载的方法对植被护坡与微型桩护坡的效果进行了模型试验研究。结果表明,植被与微型桩协同护坡能有效的提高坡体整体性,而且能够提高边坡承受荷载能力,为边坡生态与工程协同防护设计提供了借鉴。     

抗滑桩加固边坡稳定性分析

以大型通用有限元分析软件PLAXIS作为平台,通过改变抗滑桩支护参数桩长和桩位来研究抗滑桩加固边坡的效果.研究结果表明:当抗滑桩桩长较小时,桩位设置在边坡的中下部对边坡稳定性更有利,当抗滑桩桩长较长时,桩位设置在边坡的中部对边坡稳定性更有利;抗滑桩桩长对边坡加固后的稳定性影响程度与桩位的设置有关系,抗滑桩位于坡顶、坡脚时,桩长对边坡的稳定性影响不明显,抗滑桩位于边坡中部时,桩长对边坡的稳定性影响较明显;抗滑桩位于边坡中部时,随着桩长的增大,最初边坡安全系数不断增大,当桩长达到一定长度时,安全系数不再变化.     

地震荷载下边坡抗滑桩有效加固区与最优加固位置理论

假设边坡滑裂面为对数螺旋曲线,应用极限分析上限定理,根据典型均质边坡的局部失稳模式,分别计算桩前和桩后坡体的局部稳定性,提出抗滑桩有效加固区理论.采用Ito理论考虑桩-土相互作用,分别计算抗滑桩加固边坡的地震安全系数、已知设计安全系数所需的最小桩径或桩间净距及其对应的所需抗力、抗力合力作用点位置和滑面以上桩长.根据计算结果结合工程的安全性、经济性和施工难度可确定合理的设计桩位,通过算例分析地震荷载和岩土物理力学参数对抗滑桩加固边坡的有效加固区的影响.     

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ABAQUS强度折减法某铀尾矿坝稳定性分析

将ABAQUS有限元软件和强度折减法相结合,充分利用ABAQUS的强大后处理能力对某一铀尾矿坝稳定性进行分析.通过把坡面的特征控制点的位移突变和滑移面塑性区从坡脚到坡顶的贯通作为边坡整体失稳的标志,当滑移面的塑性区贯通,塑性应变和特征控制点的位移发生突变时,则坝坡就处于滑动破坏临界状态,而此时的强度折减系数就定义为坝坡稳定的最小安全系数.通过某铀尾矿坝稳定性分析的实例,可以准确形象的预测出坝潜在坡滑动面的位置和评价坝坡的稳定性,尤其对地形复杂的边坡稳定性分析简单适用.     

抗滑桩加固边坡稳定性分析及其优化

利用数值方法分析抗滑桩在边坡中的加固效果,探讨在抗滑桩-边坡体系中,设桩位置、桩长、桩体弹性模量等因素对边坡稳定系数、临界滑移面以及桩体的内力、变位响应的影响。研究结果表明:抗滑桩的最优设桩位置受桩长的影响较大,若桩长较短,则布设抗滑桩于边坡中部具有最好的加固效果,若桩长较长,则在边坡中上部设桩对边坡稳定性更有利;随着抗滑桩位置向坡顶移动,桩身内力、桩体挠度先增大后减小,并在边坡中下部同一位置达到最大值,同时,在移动过程中,边坡临界滑动面逐渐往临坡面移动,当移动到边坡中上部时,滑移面位置发生突变;随着抗滑桩桩长的增大,桩身弯矩随之增大,而桩体剪力变化很小,在抗滑桩加固边坡工程中,存在一有效嵌固深度Heed,在Heed以内,边坡稳定系数和桩长的关系符合抛物线特征,同时,Heed受设桩位置的影响;提高抗滑桩弹性模量可小幅度减小桩体挠度,但并不能提高边坡稳定系数,故在抗滑桩工程设计时,应综合考虑,合理确定桩身弹性模量。     

高边坡坡率对微型桩支护效果的影响

边坡坡率是影响边坡稳定性的重要因素之一,微型桩则是近年来新兴的边坡工程治理方法.本文主要探究不同坡率下的高边坡在经过微型桩支护后,微型桩所发挥的支护作用,采用ABAQUS软件对1∶0,1∶0.25,1∶0.5,1∶0.75,1∶1五种坡率条件下的高边坡进行三维建模,分析不同坡比条件下微型桩的变形特征,在此基础上,讨论了微型桩在不同坡率下的高边坡支护效果.结果表明:1)相比于坡率较小的缓坡,微型桩更适用于高陡边坡,能充分发挥自身的支护效果;2)随着坡率的增大,微型桩桩身的最大位移及弯矩位置都有明显的下移,塑性滑移区剪出口更靠近坡角;3)随着坡率的减小,边坡塑性区出现下移趋势.     

注浆加固对顺层边坡力学特征的影响

利用FLAC3D数值计算软件建立顺层边坡的计算模型,分析注浆加固前后岩土体应力、变形响应.研究结果表明:当坡体结构面注浆后,边坡中的位移和应力云图变得较均匀,在边坡中无明显的位移或者应力突变现象,有利于边坡的稳定,但是,由于注浆加固区域的有限性,导致边坡的整体位移仍较大；计算观察点动态位移能够表征注浆加固前后边坡各部位在开挖过程中的变形响应,以及潜在滑移面剪出口位置；通过注浆加固后,边坡的拉剪塑性区明显减少,注浆能够较好改善岩体自身性能,提高其承担拉伸和剪切应力的能力.     

水泥土桩加固航道边坡稳定性分析

水泥土桩作为水平向增强体用于航道土质边坡的加固工程中,加固边坡的稳定性计算没有相关规范参考,目前国内外对水泥土桩加固边坡的稳定性研究也鲜见文献报道。计算分析了水泥土桩加固航道土质边坡的稳定性,结果表明在桩土分算的情况下,极限平衡法计算的安全系数要大于有限单元法计算的结果,而桩土合算的情况下,极限平衡法和有限单元法将得到相同的结论。通过分析认为,桩体发生剪切、弯曲和转动等破坏模式,是极限平衡法与有限单元法计算结果产生差异的根本原因,当涉及土与结构物相互作用时,有限单元法与极限平衡法相比,前者结果更符合实际。水泥土剪力墙加固结构,可以防止桩体产生弯曲、转动等破坏,使加固边坡呈整体剪切破坏模式,有效发挥了水泥土桩的抗剪强度,从而提高边坡的稳定性。     

全长注浆锚杆布设方式对边坡稳定性的影响分析

为了分析锚杆倾角、布设位置和布设形式对边坡稳定性的影响,通过FLAC3D建立数值计算模型,利用双弹簧cable单元建立锚杆系统,计算边坡安全系数以及锚杆的力学响应。表明:(1)锚固边坡存在最优锚固角,其随锚杆长度的增加而逐渐增大;锚杆倾角超过最优锚固角后,边坡的安全系数与锚杆倾角符合线性关系;锚杆轴力沿杆体呈先增大后减小的趋势,最大值出现在杆体中间;(2)随着锚杆布设位置的下移,边坡安全系数呈先增大后减小的趋势,当锚杆布设在坡面中下部时得到的安全系数最大;(3)下排锚杆对安全系数的影响较大;长短相间锚杆破坏了原始滑动面的连续性,改变滑动面形状和位置,引起不同的加固效应。     

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.     

流固耦合作用下节理岩质边坡失稳过程的RFPA模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope对渗流与应力耦合作用下的软弱互层岩质边坡稳定性进行了数值模拟分析,数值模拟不但直观形象地给出了边坡的渗流场、应力场、破坏区分布,而且得到了边坡滑移破坏面的萌生、扩展、贯通以及坡体整体失稳的渐进破坏过程,同时求得安全系数。并与无地下水的稳定性作了比较,结果表明,地下水渗流的作用使坡体位移增大,边坡安全系数减小,明显加大了滑坡范围。对实例的分析说明,RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及计算相应的稳定安全系数,本文方法对于边坡,特别是对于复杂边坡的稳定性分析具有实用性。     

折线坡形挡土墙支护边坡的最小势能稳定性分析

折线坡形挡土墙支护边坡常因设计不足而破坏失稳,一旦滑坡势必造成严重损失。为评价挡土墙支护折线坡形边坡的稳定性,采用规范中墙背主动土压力的计算公式和改进的最小势能法,通过某工程算例,将该方法与极限平衡法的计算结果对比验证。结果:当折线坡形填土高度从0 m增加到6 m时,安全系数降低39.9%;折线形坡脚与挡土墙距离由4.5 m减少到0.5 m时,边坡的安全系数从1.659降至1.513,降低了9.50%,可见折线坡形坡高、坡脚与挡土墙距离对边坡的安全系数影响较大。该方法不需条块划分、迭代,计算简洁,利于工程推广应用。