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。     

拱形抗滑结构模型试验研究

针对拱形抗滑结构治理黄土地区滑坡的适用性,通过3组室内物理模型试验,对比分析拱形抗滑结构的桩后土压力、桩顶位移、桩身弯矩及连梁受力变形特征。结果表明：3种工况下抗滑桩桩后土压力基本一致,呈三角形分布;桩身弯矩的变化规律基本相同,呈先增大后减小再增大的趋势;直线形布置的抗滑桩桩顶切向位移几乎为0,桩顶法向位移最大值为13.56 mm;当采用钢管混凝土桩拱形布置时,桩顶切向位移为1.41 mm,桩顶法向位移为2.65 mm;当采用竹管混凝土拱形布置作为临时救灾抗滑支护结构时,桩顶切向位移为1.55 mm,桩顶法向位移为2.81 mm;采用拱形抗滑结构对桩顶水平位移有较好的约束作用,同时还可改善桩身受力状态。     

抗滑桩不同布桩方式加固效果对比模型试验研究

为研究不同布桩方式抗滑桩加固效果,设计了一套基于三维激光扫描等多种非接触测量方法的滑坡模型试验系统.试验系统通过减速电机的慢速牵拉诱发滑坡,解决了传统模型试验技术诱发滑坡时难以捕捉滑坡启动点的难题,并利用三维激光扫描、DIC测量等多种非接触测试手段获取了滑坡演化过程中位移、应力、破裂扩展等多物理场数据,实现了对滑坡演化全过程的模拟.对滑坡未加固状态、抗滑桩直线布桩和拱型布桩3种状态下加固效果进行了一系列模型试验研究.试验结果表明,在未加固状态下,坡体最大抗滑力为95N,抗滑桩直线布桩和拱型布桩状态下,坡体最大抗滑力分别为140N和180N.直线布桩和拱型布桩的最大抗滑力分别提高了47%和89%.拱型布桩滑坡体后缘拉裂缝规模更小,坡体下滑距离更短,土拱影响区域更大,能更好地发挥桩侧摩阻力,提高坡体抗滑能力.结合试验数据,提出了抗滑桩拱型布桩条件下的最大桩间距计算公式.     

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。     

坡顶斜向受荷桩内力及位移分析

位于边坡顶面上的建（构）筑物桩基,具有承重和阻滑双重功能,又兼有抵抗水平荷载或倾斜荷载作用,其受力性状远比边坡内部的抗滑桩、水平地面上的横向受荷桩或倾斜受荷桩复杂。在综合分析和评价国内外组合受荷桩研究工作的基础上,分析了坡顶斜向受荷桩独特的受力特点,从而将其分为自由段、受荷段、嵌固段3个特征桩段,在此基础上,综合考虑p-△效应、滑坡推力、地基系数、桩身侧摩阻力、桩身自重等影响因素,建立了各特征桩段的微分方程。基于＂m＂法,采用矩阵计算方法,得到单桩计算分析的幂级数解答,并通过实例分析表明该方法准确方便。     

基于抗滑桩内力计算“m”法的有限差分法

传统的弹性地基系数"m”法在计算抗滑桩或其他横向受荷桩内力时,由于需查表手算,不但计算过程繁琐,容易出错,而且受查用表格中各系数误差的影响,常使计算结果出现不同程度的误差.为此,作者基于"m”法的原理,提出了进行抗滑桩全桩内力计算的有限差分法.同时,编写了该法计算和图形处理程序,与传统方法进行了验证和对比.实例计算结果表明只要等量差分段取得足够小,虽然所耗机时稍长,但可获得高精度数值解,其精度高于采用传统手算法所得解的精度,而且程序图形处理结果可优化抗滑桩的结构设计;该方法也可用来分析其他横向受荷桩,如桥梁桩基、海洋石油钻井平台桩基等的内力.     

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。     

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。     

山区公路滑坡成因机理分析及抗滑桩治理

本文详细论述山区公路滑坡地质灾害的成因机理,通过计算分析判定滑坡体的稳定性,因抗滑桩的抗滑能力好、支挡效果好、设桩位置灵活等优点,结合实际情况提出了滑坡治理采用以抗滑桩为主的综合治理措施。     

有锚门式抗滑桩数值模拟

滑坡是一种常见的地质灾害,抗滑桩作为一种有效的防止方法,已经被广为使用。在大型滑坡的治理中,由于桩间距和滑坡体宽度的限制,单排抗滑桩常常无法满足抗滑力的要求,所以有些滑坡治理工程中就采用了有顶梁的双排抗滑桩,也就是门式抗滑桩。为了更好地发挥抗滑桩的抗滑效果,常常在桩顶设置预应力锚。为明确锚拉结构的受力性状,利用abaqus有限元分析软件,分析有锚拉的门式抗滑桩进行对比分析,以确定锚拉结构对于门式抗滑桩的影响。     

New method of designing anti-slide piles – The strength reduction FEM

At present, the thrust of an anti-slide pile can be worked out with some calculation methods. However, the resistance in front of the pile, the distributions of resistance and thrust, and appropriate pile length cannot be easily obtained. In this paper, the authors apply the strength- reduction finite element method (FEM) to several cases of design of anti-slide piles. Using this method, it is possible to take the pile-soil interactions into consideration, obtain reasonable resistance in front of pile and the distributions of thrust and resistance, and reasonable lengths of anti-slide piles. In particular, the thrust and resistance imposed on embedded anti-slide piles can be calculated and composite anti-slide pile structures such as anchored piles and braced piles can be optimized. It is proved through the calculation examples that this method is more reliable and economical in the design of anti-slide pile.     

地基系数法在岩体抗滑桩内力计算中的应用

指出抗滑桩内力计算的传统方法之地基系数法应用于岩体抗滑桩时 ,存在的一些问题 .对此 ,首先根据刚性抗滑桩的受力和变形特性 ,推导了地基系数法计算刚性桩内力的计算公式 ;其次根据弹性抗滑桩的受力和变形特性 ,导出了有限差分格式 ,用以分析弹性桩全桩的内力 .同时 ,采用MATL AB数学软件 ,编写了基于文中所推公式的刚性和弹性抗滑桩内力计算程序 ,可完成全部计算和将计算结果转换成理想的可视化图形 .对于刚性抗滑桩 ,计算结果是精确的 ;对于弹性抗滑桩 ,计算结果的精度优于传统的查表手算法 .计算结果的可视化有助于抗滑桩的结构设计     

单、双排抗滑桩在滑坡治理中的对比分析

双排抗滑桩在边坡加固工程中已有应用,与单排抗滑桩相比,双排抗滑桩的作用机理更为复杂.以滑坡推力较大的红石包滑坡为例,从桩土作用计算模型、抗滑桩设计及工程材料用量方面对单、双排桩进行了对比分析.结果表明,当滑坡推力较大时,采用双排桩治理滑坡较单排桩更为经济合理.     

倾斜抗滑桩护坡承载特性试验研究

为充分探究倾斜抗滑桩护坡承载特性，弥补倾斜抗滑桩在相应试验研究方面的不足，采用模型试验方法，对倾斜与竖直抗滑桩支护结构的受力状态、坡顶沉降位移、桩身内力变化规律和桩后土压力进行测量对比分析。试验结果表明倾斜桩体桩后土压力随着桩体埋深的增加先增大后减小，其形态类似于抛物线型分布；桩体在同一位置不同加载荷载下，土压力值随着荷载的增大而增大，与竖直桩体相比其受力更加合理，更能充分发挥抗滑桩护坡作用。桩身弯矩形态近似呈“S“形分布，桩身弯矩随着桩体埋深的增加先增大，后出现弯矩重分布现象反向增大最后减小，在桩体埋深为35cm处，弯矩值出现重分布现象；桩体在同一位置不同加载荷载下，弯矩值随着荷载的增大而增大且桩顶处弯矩值大于桩底弯矩。倾斜比竖直桩体在相同状况下所受弯矩值明显小很多，即能承受更大的土体作用而不发生破环，从而使护坡效果明显增强，为在实际工程中采用与坡面大致垂直的抗滑桩比竖直抗滑桩能达到更好的护坡效果提供了理论指导。     

填方工程中双排桩的设计方案优化

传统的的双排桩应用于高度较大的填方工程时,前排桩与后排桩无法尽早组合形成整体,导致桩体在悬臂状态下进行一定高度的土方填筑,必然导致双排桩的受力特征与挖方工程存在较大差异。为了提高填方工程中双排桩的整体刚度,建议在双排桩腰部增设连系梁,并基于数值分析表明,双排桩腰部增设连系梁后,填方工程中填土与桩体的水平位移大大减小,降幅超过45%,且腰部连系梁以上的前排桩、后排桩、顶部连系梁的弯矩降幅超过75.0%。并进一步对填方工程双排桩的构型进行优化,使原地面以上前排桩的高度仅为后排桩高度的一半,在前排桩的冠梁与后排桩腰梁之间设置连系梁。分析表明,优化后双排桩方案的填土水平位移与桩体控制内力比传统双排桩方案的相应值更小,说明优化方案具有合理性与可行性,且具有侧移刚度大、造价低等的优点。     

考虑地震效应的阻滑桩加固土坡简化分析方法

利用拟静力概念,将塑性极限分析运动学定理与抗剪强度折减技术相结合,建立地震条件下土坡的极限平衡状态方程,以此确定土坡的屈服加速度系数与临界安全系数及相应的潜在破坏模式;进而对于在给定的荷载条件下不能满足抗震稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式导出极限平衡状态时桩侧抗力的解析式,以此进行土坡加固中阻滑桩的简化设计.通过一定的变动参数计算与对比分析,探讨了水平地震加速度系数对阻滑桩侧向极限抗力与最优加固位置的影响.研究表明:考虑地震效应的阻滑桩最优加固位置处于边坡坡脚处,因为较小的加固力就能使边坡达到设计的安全系数值;地震加速度系数对阻滑桩所需提供的加固力有明显影响,且地震加速度系数越高则影响越显著.     

土体滑坡治理的合理设计与计算

针对我国滑坡治理设计现状 ,提出了在设计与计算中应充分考虑的因素 ;此外 ,在对某滑坡实例治理成功的经验基础上 ,讨论了抗滑桩的设计方法 ,并编写了设计计算程序 .结果表明 :在充分考虑有关因素的前提下 ,能确保滑坡治理经济而有效 ,从而提高了滑坡治理水平     

预应力锚索抗滑桩抗震优化设计与试验研究

据汶川灾后调查发现,预应力锚索抗滑桩具有较好的抗震表现;但在地震的作用下,部分桩仍出现锚索锚头失效现象。为了解决锚头失效问题和提高锚索抗滑桩的抗震性能,结合中国抗震规范及结构抗震设计规范,对预应力锚索抗滑桩给予优化设计,并开展大型振动台试验进行试验验证。结果表明:(1)从震后桩头倾角来看,在锚索抗滑桩锚头与桩间设置消能弹簧可在一定程度上缓解锚头失效问题。(2)桩后设置EPS材料可以减小受力侧动土压力;且其缓冲消能效果跟输入的动峰值加速度相关,输入的动峰值加速度越大,缓冲消能效果减弱。(3)通过试验现象及实测结果分析可以得出,上述优化措施是行之有效的,可以为高烈度地震区锚索抗滑桩设计提供参考。     

洪家渡2号塌滑体加固抗滑桩及锚固洞有限元内力分析

工程中常用的抗滑桩和锚固洞的内力计算方法多为地基系数法．该法只能将抗滑桩和锚固洞分开考虑,对于抗滑桩和锚固洞的联合结构,该法不能反映它们的相互作用和联合受力状况．为了正确反映锚固洞桩的受力状态,提出一种滑坡体加固构件有限元内力分析方法,并应用于洪家渡2号塌滑体加固构件——抗滑桩及锚固洞的有限元内力分析,从而为加固构件的配筋设计提供了可靠依据．