抗滑桩抗滑机理及锚杆抗滑桩工程应用

在土体滑坡中,由于桩径和刚度较大,悬臂式抗滑桩和埋入式抗滑桩水平变形远小于坡体变形,容易导致桩体后侧坡体发生局部开裂.在对悬臂式和埋入式抗滑桩变形和受力分析的基础上,结合某路基滑坡加固工程实际,提出锚杆抗滑桩加固结构.作为一种埋入式抗滑结构,它既克服了悬臂式抗滑桩内部受力不合理的问题,又解决了普通抗滑桩容易引起的桩体后侧坡体局部失稳的问题.运用FLAC计算软件对路基加固工程中的锚杆抗滑桩的受力进行数值模拟计算.     

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.     

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。     

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。     

滑坡区域既有隧道桩索联合加固体系模型试验研究

目前,国内外学者针对隧道开挖引起的滑坡体变形影响研究较多,而针对山体滑坡作用下运营隧道结构的受力变形及加固措施研究较少.基于此,提出隧道垂直穿越滑坡工况下既有隧道桩索联合加固体系,即将抗滑桩、锚索及隧道衬砌联成一体,这与传统的隧道加固与滑坡体治理分开研究有很大不同,然而由于其理论研究远滞后于工程实践,限制了在工程实践中的推广应用.为研究山体滑坡区域既有隧道桩索联合加固措施下的力学作用机制,建立了既有隧道走向与滑坡体垂直时3种工况下的地质力学模型试验,分别在无加固、抗滑桩加固及桩索联合加固措施下针对滑坡体与隧道结构的相互作用规律进行分析.试验结果发现,采取加固措施后,测试数据发生明显变化,特别是在桩索联合加固体系中,即隧道、抗滑桩、锚索形成新的结构体系具有更高的承载能力和稳定性,能进一步提高既有隧道的运营安全.该成果可为山区隧道穿越滑坡体的后期加固提供一定的理论依据.     

永吉高速黑潭坪滑坡稳定性分析及治理方案研究

本文针对永吉高速黑潭坪特殊的滑坡现象,结合该区域的具体情况,采取现场调研、数值分析和理论计算等多种手段相结合的方法对滑坡进行稳定性分析,并做出了详细的治理方案.结果表明:该滑坡为工程开挖坡脚引发的牵引式滑坡;坡体变形主要原因是坡体岩土工程性质不良,加上工程开挖而切削坡脚和降雨入渗导致边坡岩土体软化,降低了坡体稳定性.根据边坡的稳定状况及其工程地质条件,提出三种治理方案,并分别阐述了优缺点及适用情形,考虑施工难度及工程造价,建议采用上部抗滑桩+底部桩板墙治理方案加固.     

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。     

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。     

复杂地质条件下山区公路边坡稳定性评价及加固方法研究

以临夏至大河家高速公路(试验段)K18+600滑坡为研究对象,采用定性评价和定量分析相结合的方法对滑坡的稳定性进行评价,并采用数值模拟手段对抗滑桩+抗滑锚杆和悬臂桩2种不同的加固方案进行了计算研究。结果表明,滑坡天然状态、暴雨状态和地震状态下的稳定系数分别为K=2.43～3.97、K=1.64～2.97、K=1.52～1.72,均判定为稳定状态;用抗滑桩+抗滑锚杆的加固方式可以在桩长较小的情况下,减小桩身的内力,有利于减小工程造价和节省工程材料,降低施工的难度。     

框架式抗滑桩的模型试验研究

通过室内物理模型试验研究框架式抗滑桩的受力特性及变形规律.运用相似理论,充分考虑几何相似、材料特性相似、荷载相似、载荷施加和边界条件相似并建立了试验相似关系,设计了框架式抗滑桩试验模型和试验装置.通过模型试验观察框架式抗滑桩从受荷到破坏的全过程,根据监测数据的动态变化分析框架式抗滑桩内力分布规律、土压力分布规律以及桩顶位移特征.试验结果表明：当滑坡推力达到一定值时,整个框架式抗滑桩与桩间土体组成一个受空间协同交互作用的框架整体,具有很好的等效连拱支挡作用和较好的刚度及稳定性,能有效抑制滑体的下滑位移,抗滑效果显著.     

动力离心模型试验中微混凝土抗滑模型桩的设计

利用动力离心模型试验研究分析了地震条件下抗滑桩加固边坡的稳定性。通过试验找出了一种合适的微混凝土配合比,基于模型相似比尺理论研制出了4种不同桩径的微混凝土抗滑模型桩,根据相似比尺关系换算出了所能模拟的50倍原型桩的抗弯承载能力。进行了两个动力离心模型试验。试验表明:研制的微混凝土桩抗弯承载力可以在离心机加速度为50 g条件下再现抗滑桩的静力破坏或动力稳定等一系列动力响应特征。这说明原型材料模型桩能够有效地用于揭示弹性动力响应以及破坏现象。     

微型组合抗滑桩力学特性模型试验

通过特定距径比条件下的微型组合抗滑桩室外模型试验,分析微型桩前后土压力和桩身弯矩,研究微型组合抗滑桩力学特性.结果表明当外部荷载加载至150 kN时,桩前土压力骤减,桩土发生脱离,模型失稳破坏;桩体滑面以上1/3~1/2长度范围为主要受荷段,所受滑坡推力约为其余部分的2~3倍;靠近滑坡后缘的桩,最大弯矩出现在滑面附近,靠近前缘的桩,最大弯矩出现在滑面以上1/8~1/4长度范围内.提出了微型组合抗滑桩结构的一些设计建议.     

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。     

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.     

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.     

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.     

渭南地区软弱土质道路边坡抗滑桩加固的稳定性分析

针对陕西渭南某地区高速公路修建过程中遇到的边坡软弱地质问题,利用ABAQUS软件模拟了多层土质情况下三维抗滑桩加固土坡的有限元模型,用强度折减法分析得出以下结论:在距离桩顶以下4倍桩径的范围内桩前土体和桩体产生了脱开变形,桩前土压力在距离桩顶4.5 m范围内接触压力几乎为0;在较深土层(约桩身4/5处),桩前土压力要大于桩后土压力;土体采用抗滑桩加固前的安全稳定系数为1.21,加固后的安全稳定系数提高到1.43,加固后由于抗滑桩的作用使坡体的稳定性增加约18%,加固效果比较明显。     

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。     

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.     

公路高边坡灾变机理及滑动力响应规律分析

降雨是导致和诱发滑坡的主要因素,据调查中国大约68%的滑坡灾害是由于降雨作用所致。为揭示降雨诱因与边坡岩土体劣化变形之间的关联性,以大广高速新丰段边坡为例,对降雨诱发边坡失稳破坏模式展开研究。通过建立降雨与开挖条件下的大广高速新丰段边坡的三维数值计算模型,分析滑坡应力场和位移云场演变规律,确定了滑动面埋深(H=14 m)和滑动面地表出露位置,并发现滑动面出露处呈“后缘张拉V形裂缝、舌部挤压隆起变形”为主的破坏模式,坡面以蠕滑变形为主的破坏模式;开展新丰段边坡“耦合锚索框架梁+抗滑桩”加固设计及可行性数值模拟分析;最后,在新丰段边坡上建立了公路边坡滑动力综合在线安全监测预警系统,揭示了滑动力随降雨量的动态响应规律。结果表明：在抗滑桩加固位置,坡体Z方向变形量减小,最大变形量仅为9 mm,满足边坡控制要求。可见,为类似公路高边坡的安全监测和变形机理研究奠定了理论和实践基础。