微混凝土抗滑模型桩的地震动力弹性反应试验研究

为研究原型钢筋混凝土抗滑桩的加固效果和地震动力反应,采用微混凝土抗滑模型桩制作了高位单排抗滑桩加固边坡模型,进行了动力离心模型试验,测量了地震作用下边坡变形、反应加速度和在较高桩位条件下抗滑桩静动力弯矩等反应规律.结果表明:在地震作用下,微混凝土模型桩在加固边坡模型中有足够的抗弯承载强度,仍处于弹性工作范围内.进一步分析而表明,抗滑桩对周围土体的约束和由此形成的土拱效应使得桩体附近土体的反应加速度略有减小,抗滑桩加固是有效的.     

基于地震作用的预应力锚索抗滑桩边坡加固应用优化研究

为研究地震作用下预应力锚索抗滑桩边坡防护的滑坡推力计算方法,通过找出作用在潜在滑坡面抗滑桩结构上的受力荷载,测算出作用于锚索抗滑桩上的滑坡推力,提出以锚索抗滑桩正负弯矩相等的控制方法和K法来设计预应力锚索抗滑桩边坡防护结构。通过对比不同方法说明所提出的预应力锚索抗滑桩边坡加固的设计方法符合工程实际。以汶川地震中某滑坡工程为对象,研究其稳定性问题。结果表明,采用桩身相等的正负弯矩控制法时,锚索抗滑桩的受力更合理,桩顶位移变化量最小,其抗震加固能力最好,在具体工程中,更有利于锚索抗滑桩桩身配筋设置。实践证明,利用预应力锚索结构原理进行边坡抗滑桩设计,可以保证设计的预应力锚索抗滑桩结构的安全经济性。     

地震作用下抗滑桩作用机制研究

采用 Ansys 有限元计算软件,选取某抗滑桩加固滑坡为例,采用人工地震波,研究地震作用下抗滑桩与坡体相互作用机制。研究结果表明：各特征点动土压力、动位移值均随着输入地震波加速度的增加而增加,其峰值出现时间稍晚于地震波加速度峰值时间。处于稳定岩体部分桩的反力最大值和分布形式因不同时刻的地震加速度不同有较大的差异。滑体内部段桩土压力在深度上的分布除桩顶以外,其余部分的土压力基本属于均匀分布。输入的地震波加速度越大抗滑桩的变形越大,桩身位移沿桩顶向下减小。     

两种距径比下微型组合抗滑桩物理模型试验

通过开展2种距径比下微型组合抗滑桩加固碎石土滑坡室内物理模型试验,分析微型组合抗滑桩的受力变形特点,研究距径比对微型组合抗滑桩整体抗滑性能的影响。试验结果表明①微型组合抗滑桩结构受力变形可分为3个阶段(无变形阶段—阶段—性破坏阶段);②桩顶位移超过总桩长的3.6%,微型组合抗滑桩就进入塑性破坏阶段;③桩顶连系梁有效约束了桩体位移,使得微型组合抗滑桩各排桩在位于滑面以上约l₂/8处(l₂为自由段长度)出现反弯点,且滑面以上l₂/5、以下l₁/10(l₁为嵌固段长度)范围内的桩身弯矩较大,且最大弯矩位于滑面以上l₂/20处;④距径比较小(即7.5)时,微型组合抗滑桩对桩间土体的“楔紧”作用较强,抗滑桩能承受更大的滑坡推力作用。     

圆形抗滑桩变形影响因素敏感性分析

为了研究圆形抗滑桩变形影响因素及各因素的敏感程度,采用FLAC数值模拟分析,系统研究了圆形截面抗滑桩对边坡加固的效果。结果表明：(1)当土体的抗剪强度指标小于临界值时,桩顶位移变化速率比较快,当超出临界值时,桩顶变形基本保持不变。(2)相同嵌固段深度下,土体强度参数越大,桩顶变形越小。嵌固段岩体性质越好,所需的临界嵌固段深度越小。(3)桩顶位移随桩径的增大而减小。在桩间距与桩径比值保持不变的情况下,桩顶位移随桩间距增大而减小,证明减小桩间距对于控制桩顶变形的贡献小于增大桩径的贡献,工程中通过增大桩径控制桩顶位移的效果要比增大桩截面宽度效果更优。     

锚杆抗滑桩与普通抗滑桩加固黄土滑坡的对比试验研究

通过开展3组不同桩锚结构(普通抗滑桩、锚杆抗滑桩)加固黄土滑坡的模型试验,测得不同桩锚模型的土体抗力、桩身弯矩及锚杆的应变,对不同结构形式的锚杆抗滑桩的受力形式、内力分布及破坏模式进行对比分析。结果表明:黄土滑坡防治中,锚杆抗滑桩受力结构呈“S”曲线状,桩顶位移平顺延续,土体抗力及桩身弯矩分布更均匀;增加桩顶锚杆排数,可以增大抗滑力;普通抗滑桩的破坏模式主要为塑性单铰破坏,锚杆抗滑桩主要为塑性单铰(或双铰)破坏,锚杆主要为弯剪-滑移破坏,桩周土主要为土拱塑性破坏。研究结果可为黄土滑坡防治中锚杆抗滑桩的设计理论提供技术支撑。     

抗滑桩锚固长度对多层土质边坡抗滑能力的影响

为探索抗滑桩的锚固长度对多层土质边坡抗滑能力的影响，以珠三角地区工程案例为原型，运用商业软件进行模拟，并采用实际案例的实测值验证了模型计算结果的准确性。研究表明：抗滑桩水平位移最大发生在桩顶，随后沿铅锤方向减小，锚固深度从6m增加到16m，水平位移增加1.04%；桩身最大弯矩发生在距桩顶约4m处，随锚固深度增加，最大弯矩增大4.36%，最大位置不变；不同嵌固深度的抗滑桩，水平位移和弯矩均随着坡顶荷载的增加而增大，荷载从0kPa增加到20kPa，桩顶水平位移增大75%，桩身最大弯矩增加70.21%；当嵌固深度达到12m时，抗倾覆Kov值满足一级支护安全结构等级规范值1.25，故抗滑桩锚固长度为12m时为最优深度。     

复杂地质条件下抗滑桩水平承载特性影响因素分析

抗滑桩是治理滑坡时经常采用的一种有效的边坡防护工程措施,其水平承载力是评价边坡加固效果的关键。为研究复杂地质条件下边坡抗滑桩的水平承载特性,以卡拉水电站上田镇滑坡体防护工程为例,采用现场试验和数值模拟相结合的方法研究边坡抗滑桩的水平承载特性。基于抗滑桩现场单桩水平静载试验,验证数值计算模型的准确性,在此基础上进行抗滑桩水平承载力影响因素分析。结果表明：前后排桩受水平承载力呈现不均匀性,在相同水平承载力作用下后排桩桩顶最大弯矩大于前排桩桩顶最大弯矩;不同桩布置对群桩水平承载特性影响较大,其中双排交错布置方式桩顶弯矩最小,单排交错次之,双排水平桩顶弯矩最大;相同水平荷载作用下,与1.2 m和1.3 m桩间距相比,1.4 m桩间距的群桩效应较为明显;桩入岩深度对群桩水平承载能力影响较小,只在土-岩体分层界面有明显差异。     

抗滑桩深度对边坡稳定性影响数值模拟研究

边坡失稳是水利工程中常见的一种灾害,为研究抗滑桩对土质边坡支护效果的影响,采用数值模拟方法分析抗滑桩深度对边坡稳定性的影响。结果表明随着桩深增加,抗滑桩所承受的土体压力增大,在抗滑桩深度为5.80 m时达到最大应力。采用强度折减法,当折减系数为2.3时,边坡的坡脚处出现位移突变,当折减系数达到2.75时,边坡发生破坏。研究结果对于土质边坡抗滑桩的设计提供参考。     

交通荷载作用下堆积层边坡稳定性试验研究

为探究交通荷载下堆积层边坡的破坏模式及抗滑桩的加固效果,通过室内相似试验,开展有抗滑桩和无抗滑桩两组堆积层边坡模型试验,研究了坡体表面不同位置处的加速度响应和坡体内部的动土压力响应以及抗滑桩桩身的弯矩响应规律,并结合DIC技术,研究了交通荷载施加过程中坡面的应变场和运动场情况。试验结果表明：交通荷载作用下,无抗滑桩支护的堆积层边坡堆积体动力响应存在趋高趋表效应,坡顶位置响应最为强烈,因此靠近坡顶位置应作为重点防护位置;堆积层边坡上部最先出现应变集中区域,裂缝形态呈“局部单一”特征,破坏时边坡表面出现张裂和崩塌,裂缝表现出“交错溃散”的特征;抗滑桩支护后堆积层边坡稳定性明显提升,边坡整体性增加,边坡的动态响应更易传递;动力荷载的幅值会影响土压力与加速度的相应幅值,呈正相关,与动力荷载加载点的距离呈负相关。     

抗滑桩锚固深度的极限分析下限方法

运用塑性极限分析下限定理，在考虑边坡坡角、坡面超载与地震惯性荷载等情况下，提出抗滑桩加固黏性土质边坡中桩周土体侧向容许承载力的下限解法。针对土的内摩擦角、边坡坡角、无量纲黏聚力、无量纲超载集度或水平地震加速度系数等参数的不同组合情况，通过数值计算给出了综合主动和被动土压力系数，结果与已知文献中的结果一致，表明本文算法可行。进而利用弹性桩锚固深度公式计算抗滑桩的锚固深度。算例分析表明，边坡坡角对抗滑桩锚固深度具有明显影响，一般比水平地面情况下的锚固深度加深1～3m左右。     

考虑桩土相互作用的高桩码头非线性地震反应分析

采用有限元软件ABAQUS对高桩码头的地震反应进行了分析,考虑了桩-土动力相互作用、土体和桩板混凝土的动力非线性特征,分析了码头结构在不同地震作用影响下的相对位移、加速度、剪力和弯矩,确定了结构塑性铰出现的时刻和顺序,从而判明结构的屈服机制、薄弱环节以及可能的破坏类型,并在此基础上提出了设计建议.计算表明,桩的地震加速度响应随着高度的增加先增大后减小,桩身各点相对桩底的位移反应峰值从桩底到桩顶逐渐增大,桩身弯矩从桩底到岸坡面先增大后减小,在岸坡面以上,弯矩先减小后增大,最后在桩顶达到峰值,桩顶部的剪力最大.     

桩波动检测的时间交错法研究

对非线性弹性材料桩身完整性检测的低应变反射波新方法进行了研究。建立非线性弹性材料桩问题的一维波动新模型,给出了控制体的动力学方程;利用一维非线性弹性本构关系推导出桩轴向力与轴向应变的关系;提出了研究一维非线性弹性波动问题的新算法;数值模拟基桩桩顶速度(或位移、加速度)响应时程曲线。     

锚索抗滑桩加固水库边坡效果影响因素分析

为研究锚索抗滑桩在水库边坡的加固效果。基于ABAQUS数值计算模型,根据强度折减理论系统的分析锚索位置对边坡位移、桩身内力及变形的影响,结果表明：桩身弯矩呈抛物线形态,其中正负弯矩的最大值分别位于桩顶和桩的中上部,随锚固点距桩顶距离的增大弯矩绝对值呈增大趋势;边坡的稳定性随锚索锚固点距桩顶位置的增大而先增大后减小;根据桩身内力及边坡的稳定性变化规律可知,锚固点距桩顶距离为1.0 m～1.5 m对边坡的加固效果最好。研究内容可为水库边坡的加固设计提供参考。     

U型板桩振动施工动力响应特性现场试验研究

本文通过依托工程现场试验,对U型板桩振动施工过程中的土压力、水平位移、沉降及加速度进行监测,分析其变化规律。结果表示:桩身外侧土压力稳定所需时间较短,桩身内侧土压力在打桩结束后仍有少量的增加;土体沉降沿板桩打设垂直方向较大,平行方向较小;水平位移沿桩尖向桩顶方向先增大后减小,最大水平位移出现在深度5m处;地面振动加速度的大小随着与打桩距离的增加逐渐衰减,呈指数型衰减趋势,并用Bornitz公式能得到较好拟合结果。试验可用来计算该场地地面各点加速度值,对类似施工场地的振动影响评估提供理论基础。     

地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立某一赋含地下水的顺层岩质边坡三维模型,基于Finn动孔压增长模型,对边坡在地震作用下的加速度响应规律作了流固耦合分析,并就地下水对边坡塑性区分布的影响作了简要分析。数值计算结果表明:含地下水边坡的地震动峰值加速度PGA放大系数和坡顶加速度均大于无水边坡,地下水位升高时,PGA放大系数和坡顶加速度呈波动变化,当边坡土体处于完全饱和状态时,两者均明显增大;坡脚加速度随水位变化也呈波动状态,当边坡土体处于完全饱和状态时,同样明显增大;含地下水边坡的PGA放大系数等值线比不含地下水时的曲线分布更为杂乱,规律性较差,但仍具有明显的加速度垂直放大效应和临空面放大效应;表面风化层的塑性区随水位升高,其拉剪共同作用破坏单元逐渐增加,表面边坡的破坏效应逐渐增大。综合加速度、坡顶位移和塑性区分布来看,地下水对地震作用下顺层岩质边坡的稳定不利。     

基于FLAC3D的滑坡地震动力响应分析

以FLAC3D数值模拟计算为主要研究手段,结合某工程滑坡实例,从动力角度对地震作用下滑坡体稳定性和动力响应,以及设置抗滑桩后的防护效果进行了研究。结果表明:在地震作用下,滑坡(无抗滑桩)产生的最大总位移、最大水平位移均位于滑坡体的中后部;滑坡(无抗滑桩)水平位移在地震作用结束后,仍呈发散趋势,滑坡体可能处于不稳定状态,后续变形将继续发展;设置抗滑桩后,滑坡产生的最大水平位移、最大总位移相比设桩前滑坡体位移量明显减小,设桩后滑坡体内剪应变集中区域明显减小;在抗滑桩加固后,滑坡体的水平位移时程曲线呈现收敛趋势,滑坡体趋于稳定。     

高填方路堤边坡在地震作用下的动力响应分析

通过建立二维有限差分模型,对地震荷载下高填方路堤边坡的动力响应进行数值模拟,探讨了边坡在地震作用下的变形、位移规律及沿坡面的加速度放大规律。结果表明:在土体性质差异较大的薄弱层,会产生较大的剪切位移;路堤边坡处加速度峰值自下而上先减小后增大,在路堤顶部加速度峰值达到最大;砂卵石在地基中的位置不同,使得路堤顶部位移的周期与振幅不同,其中砂卵石在中部时对抗震来说最不利。     

加筋碎石桩加固砂土路堤边坡的试验研究

加筋碎石桩作为新型桩体被广泛用于路基加固领域,然而在路堤边坡加固或快速修复方面很少涉及。基于模型试验综合研究了加筋碎石桩桩位、桩长、桩的数量和加筋土工布类型等因素对其加固边坡效果的影响。试验结果表明:采用单根桩时,当加筋碎石桩距坡脚水平距离为0.6 H(H为坡高)和桩长为0.75 H时,其加固路堤边坡的效果最佳;相同宽度坡面时增加加筋碎石桩数量,可使边坡坡体极限承载力明显增加,而且当桩数相同时,采用抗拉强度高的土工布加筋碎石桩时边坡加固效果更加显著,且控制沉降效果更明显;对相同尺寸边坡,边坡极限荷载下加筋碎石桩变形后桩身与竖向的夹角随桩长增加而增大;坡面水平位移在坡顶和坡脚附近大,而坡面靠近加筋碎石桩桩顶附近的水平位移较小,表明加筋碎石桩可有效控制坡面上桩顶附近土体的水平变形。     

抗滑短桩锚拉竖向植筋带加固边坡的数值模拟

降雨诱发的滑坡灾害在我国频繁发生,传统的抗滑桩演变为抗滑短桩加固边坡,却又易产生“越顶破坏”现象。因此,提出了抗滑短桩通过竖向植筋带锚拉坡面网格梁兼顾浅层和深层防护的边坡加固技术,并采用数值计算的方法对其进行研究。首先,采用ＭＩＤＡＳ有限元软件对某一工程边坡进行降雨入渗分析;然后,对该边坡在抗滑短桩锚拉竖向植筋带加固前后的稳定安全系数、坡土变形和最大剪应力进行分析,探讨抗滑短桩锚拉竖向植筋带加固边坡的可行性。研究结果表明:随着降雨入渗,坡肩和坡脚处坡土孔隙水压力逐渐增加。坡脚处暂态饱和区范围由初始时刻的0ｍ扩展延伸至降雨结束时刻的1ｍ,边坡稳定性逐渐降低。抗滑短桩锚拉竖向植筋带能够承担部分下滑推力,使降雨结束后边坡从无加固时的失稳状态转变为相对稳定状态,有效避免了边坡浅层土体“越顶破坏”现象的发生。