基于离散元的不同截面抗滑桩土拱效应分析

选取典型抗滑桩截面(方形、矩形和圆形),采用离散元(DEM)手段,从细观角度对这三种横截面桩土拱效应的形成发育过程及相关影响因素进行分析研究。结果表明:三种抗滑桩桩后均有土拱效应产生,方形桩跟矩形桩所形成的土拱效应均大致呈半圆弧状,圆形桩的土拱效应则近似马鞍形;矩形桩所能承载的极限荷载最大,方形桩次之,圆形桩最弱;不同的影响因素对同类型的抗滑桩影响规律及程度均存在差异,同一影响因素对不同截面抗滑桩影响规律相同但影响程度不同。     

梯形断面竖向预应力锚索抗滑桩桩间距研究

梯形断面竖向预应力锚索抗滑桩是一种水毁滑坡治理的新方法,针对以往计算模型仅将梯形抗滑桩的土拱效应视为两个独立土拱作用的缺陷,考虑土拱之间存在的衔接问题,提出了梯形抗滑桩存在双土拱整体共同作用形式的新方法。通过建立整体土拱形式的计算模型,推导了整体土拱桩间距计算公式,弥补梯形抗滑桩桩间土拱整体共同作用时的桩间距计算,并依托工程应用对计算值进行了分析比对。在其他因数恒定时,定量分析了荷载对桩间距的影响。结果表明: 桩间距计算值较为合理,即桩间距离相对较大,说明了梯形抗滑桩增加的桩侧角度,使土拱效应得到增强,对滑坡治理起到了更好效果; 得到滑坡产生的均布荷载在 40 kN /m ＜ q ＜ 120 kN /m 时对桩间距影响幅度为 47% ,在 120 kN /m ＜ q ＜ 200 kN /m 时对桩间距影响幅度为 18% 。研究成果为梯形抗滑桩设计提供理论参考。     

基于均布条形荷载附加应力理论的抗滑桩桩间土拱效应研究

抗滑桩桩间距确定是滑坡治理设计中的重要参数，其决定着桩间土拱效应的强弱变化。而土 拱效应是保证桩间土体不从桩间滑出或绕桩滑动的关键因素，是确保抗滑桩安全有效的重要原因。将 抗滑桩对滑坡的反力视为均布条形荷载，利用半无限空间范围内条形荷载附加应力理论，求解土体中任 一点Ｍ在ｘ方向的附加应力，结合对应的模型试验，从而确定了抗滑桩桩间土拱效应的拱高约为０．３～ ０．４倍桩间距。且通过附加应力随桩间距的变化可以发现，抗滑桩桩间距为４倍以内桩截面宽度时土拱 受力较为有利，既采用３～４倍桩截面宽度作为设计桩间距较为经济、合理。     

桩后－桩侧共同成拱的悬臂式抗滑桩合理桩间距研究

为充分利用悬臂式抗滑桩桩后－桩侧土体的土拱效应，建立能描述桩后－桩侧成拱土体应力状态的抗滑桩合理桩间距计算模型。首先构建了桩后－桩侧土拱共同作用的平面概化模型，基于拱体静力平衡条件与土体成拱强度条件确定了考虑自重应力作用的桩后－桩侧拱体的极限应力状态；然后借助经典的Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ强度破坏准则对拱脚与拱顶两处最易破坏点进行强度验算，籍此确定抗滑桩的合理桩间距。研究结果表明:桩后－桩侧拱体的拱脚先于拱顶破坏，合理桩间距的确定应基于拱脚强度控制准则；通过对两个表现为显著不同力学性质的滑坡治理工程进行验算，并与前人计算结果进行对比，表明该方法不仅可准确确定抗滑桩的合理桩间距，而且表现出较强的适应性；与此同时，悬臂式抗滑桩的合理桩间距随土体抗剪强度参数、抗滑桩截面尺寸的增加呈近似线性增大，而随着桩后滑坡推力的增加而快速减小。     

抗滑桩的土拱效应及数值模拟

通过对抗滑桩及桩周土的力学分析,建立了相应的有限差分模型,并运用连续介质的快速拉格朗日差分程序FLAC模拟了土拱产生的过程和机理,分析了影响土拱效应的因素.计算结果表明:①桩距设为桩宽的2.5～3.5倍是比较合适的;②桩后中轴线上节点y方向位移变化曲线能够直观反映土拱的产生过程;③桩间距越大,土拱效应越不明显,随桩间距的增大,桩的荷载分担比逐渐减小,而土体的荷载分担比逐渐增大;④土体内摩擦角越大,桩的荷载分担比就越大,土拱效应也就越明显;⑤土体粘聚力对土拱效应的影响并不显著.上述结论对抗滑桩桩距的设计有一定的参考价值.     

基于土拱效应的抗滑桩临界桩间距影响因素研究

合理设置抗滑桩桩间距对确保滑坡稳定具有重要作用。针对土拱理论在抗滑工程中的应用,对抗滑桩工程中土拱效应的影响因素进行了较为详细的介绍,讨论了各影响因素对抗滑桩临界桩间距的影响,并以工程实例说明了各种算法的差异,对于抗滑桩工程的设计和施工具有一定的指导意义。     

基于桩间土拱效应的抗滑桩设计推力分析

抗滑桩设计推力的计算是滑坡治理工程的关键,决定了治理工程的成败。在分析抗滑桩桩间土拱效应形成机理的基础上,推导了考虑桩间土拱效应的抗滑桩设计推力计算公式,并与常规设桩处的剩余推力进行对比,分析了滑面倾角、桩截面尺寸和桩间距对抗滑桩设计推力的影响。结果表明:随着滑面倾角的增大,设计推力曲线先为水平线,而后呈对称的抛物线形,而且存在使设计推力为0和最大值的滑面倾角;抗滑桩的设计推力随着桩高度的增大以直线形式单调减小,随着桩宽度的增大以抛物线形式单调增加,随着桩间距的增大而单调减小。最后,通过工程实例验证了基于桩间土拱效应的抗滑桩设计推力计算方法的合理性。     

超载作用下边坡-抗滑桩体系稳定性及土拱效应研究

为深入研究坡顶超载环境下抗滑桩加固边坡的整体稳定性,依据现行地基规范并结合地基承载力理论,取均布超载强度q计算抗滑桩-边坡体系的安全系数和桩身内力分布。在此基础上,讨论坡顶超载外边缘线至坡顶不同水平距离Lq对加固后边坡稳定性的影响,将边坡顶部均布超载视为埋深为零的条形基础,考察不同超载强度和超载作用位置条件下边坡的整体稳定性及桩间土拱效应。研究表明:抗滑桩-边坡体系在特定的桩间距范围内形成土拱,坡顶不同超载强度和超载作用位置影响着桩间土拱的分布、发展及破坏规律,土拱效应集中反映了抗滑桩的作用机制和加固效果。更多还原     

梯形断面抗滑桩桩间距计算方法研究

针对滑坡治理新方法——梯形断面抗滑桩,分析了梯形断面抗滑桩土拱效应的形成机理,建立了梯形断面抗滑桩桩间距计算模型。将该类桩的土拱效应视为两个独立的土拱作用,利用土体极限强度、拱脚强度以及桩间静力平衡推导了相应的桩间距计算公式。实例分析表明,梯形断面抗滑桩桩间净距比其他矩形桩桩间净距大,说明梯形抗滑桩斜边的存在使土拱效应整体效果得到加强,梯形抗滑桩相较于其他形式的抗滑桩具有更好的抗滑效果。     

抗滑桩桩间距的可靠性设计

考虑影响抗滑桩间距的相关参数的变异性,建立了抗滑桩合理间距可靠性设计的数学模型,运用JC法进行可靠度分析.工程实例分析表明参数的变异性对桩间土拱的可靠度有较大影响,在抗滑桩间距确定时把计算参数视为随机变量.考虑参数的变异性更符合工程实际,且能得出抗滑桩所承担的风险水平;按常规设计条件得到的抗滑桩间距,不一定满足可靠性设计条件.     

基于正交设计的扭曲鼻坎体型优化试验研究

挑坎体型对水舌形态和下游河床冲刷至关重要,基于水工模型试验,利用正交试验设计对纳子峡工程泄洪洞扭曲鼻坎体型进行优化研究。采用极差分析和方差分析,选取最大冲坑深度、冲刷最低点到边坡的距离、左侧挑距、右侧挑距和水舌宽度作为评价指标对扭曲鼻坎左侧边墙向右偏移距离、右侧边墙向右偏移距离、鼻坎扭曲程度系数3个因素进行计算,分析各因素对评价指标的敏感性,以确立扭曲鼻坎的最优体型。结果表明,各水力学特性指标对左侧边墙向右岸的偏移量的变化更敏感,其余因素对扭曲挑坎的消能效果影响较小,通过正交设计分析所得的最优体型,其水力特性指标均明显优于其他方案,所得成果可为实际工程扭曲鼻坎体型的设计提供依据。     

基于野外调查、遥感信息和CSLE 模型的 土壤侵蚀强度分级

基于野外调查、遥感信息和土壤侵蚀模型等方法的土壤侵蚀强度分级计算,是开展区域土壤侵蚀长期变化监测的重要途径。选取位于西北黄土高原丘陵沟壑区的陕西省靖边县和位于西南土石山区的广西省横县为研究区,基于野外调查数据和遥感信息,应用CSLE土壤侵蚀模型、水利部土壤侵蚀强度面蚀分级指标(三因子法),计算得到30m像元尺度土壤侵蚀模数,据此划分土壤侵蚀强度等级。对比研究结果表明:CSLE土壤侵蚀模型计算结果总体优于三因子法;与三因子法和第二次全国土壤侵蚀遥感调查结果相比,CSLE土壤侵蚀模型计算结果中极强烈侵蚀和剧烈侵蚀所占比例较大;应用土壤侵蚀模型对各因子进行监测和变化分析,有利于对区域土壤侵蚀变化开展长期监测并做出合理解释,但因子赋值对模型模拟结果影响较大。     

非一致性条件下水文设计值估计方法探讨

非一致性水文频率分析中,为了刻画未来环境变化对水文极值分布函数的影响,常假定分布函数中的分布参数随时间或其它因子变化,这就导致了某一量级洪水在未来发生的可能性每年均不同,是随时间变化的,使得现行水文频率分析框架中熟于理解的重现期/设计值概念难于应用。为此,提出"等可靠度"概念,即假定在工程的设计使用寿命期内,非一致条件下的频率分析结果与平稳条件下的成果应具有相同的水文设计可靠度,由此可以继续采用现行水文频率分析框架中的重现期与可靠度的概念探讨非一致条件下频率分析中设计值的估计问题,并建立了一致/非一致性条件下计算方法的联系,保证了非一致性条件下水文设计成果与现行工程采用的成果之间的衔接与协调。     

土工织物散体桩复合地基路堤土拱效应研究

为研究土拱织物散体桩的土拱效应,采用三维有限元软件建立了路堤荷载下土工织物散体桩复合地基模型,分析了筋材刚度、桩间距和路堤高度3个主要因素的影响。结果表明:土工织物散体桩的起拱筋土模量比为20,当筋土模量比达到67后,筋土模量比对土拱效应影响不大;土拱高度在路堤高度达到5倍桩净间距之前呈线性增长,之后土拱高度将不随路堤高度变化;随着桩净间距增加,形成完全土拱所需的高度也在增大,当桩净间距达到2倍桩径后,土拱高度将不再变化;随着路堤高度的增加,土拱率逐渐减小,当路堤高度达到1.7倍桩净间距形成完全土拱后,土拱率不再发生变化;与数值计算结果对比发现,由Hewlett和Randolph提出的三维土拱计算方法与数值计算结果最为接近,建议采用这种方法进行设计。     

阜阳市东南部土壤地球化学特征及土壤质量评价

通过1∶250 000多目标区域地球化学调查、采样和化验,获得了阜阳市东南部地区表层、深层土壤中22项指标的土壤地球化学背景值、基准值等数据,研究其分布特征,并依据相应规范进行土壤质量评价。结果显示,与邻区(淮北-亳州)土壤基准值相比,N、Mn、I、Cr等8种元素(指标)土壤基准值略高,而P、MgO、S、Cd等8种元素(指标)则低于邻区;N、Corg和Mn土壤背景值高于邻区的土壤背景值;而P、CaO、MgO、S等8种元素(指标)土壤背景值低于邻区。土壤养分主要处于中等水平、土壤环境质量以清洁为主,仅存在少量轻微污染土壤,影响土壤环境的地球化学指标主要为Cd。区内土壤质量综合评价以优质等级为主,约占研究区总面积的76.33%;其次为良好等级,占研究区总面积的23.67%,就此提出了土地资源分质利用的建议。     

南水北调中线工程焦作段滨河地带 土壤重金属污染风险评价

以南水北调中线工程焦作段为研究区,通过野外调查和室内分析的方法,采集总干渠流经的农业区、市区、工矿区的滨河地带土壤样本,分别测定重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的质量分数,利用单因子污染指数法、Nemerow内梅罗污染指数法和Hakanson综合潜在生态风险指数评价研究区的重金属污染状况及其潜在生态风险。结果表明,与《土壤环境质量标准》中的Ⅱ级标准(pH7.5)相比,主要重金属污染风险元素为Cd。农业区、市区、工矿区的内梅罗污染指数分别为37.56、36.65、37.98,且均处于重度污染水平。三个区段的综合潜在风险指数分别为41 823.39、18 973.18、19 659.09,均具有很强的生态风险。综合分析表明,南水北调焦作段总干渠依次流经的农业区、市区、工矿区滨河地带均受到不同程度的土壤重金属污染,以工矿区污染最为严重,对干渠的水质安全造成极大威胁,该研究结果对南水北调焦作段水质安全防护及滨河地带土壤污染治理具有重要意义。     

丹江口水库流域月尺度降雨与径流预报研究

以汉江上游丹江口水库流域为研究区域,通过降雨-气象遥相关分析从74项大气环流因子中筛选出预报因子,建立月降雨量与预报因子间的多元线性回归模型,根据大气环流因子对月降雨量进行预报,并构建研究区域的SWAT模型,以预报的月降雨量作为模型输入,实现月径流量的预报。以2012年逐月降雨及径流为例,模型对降雨和径流预报的合格率均约为83%,预报效果较好。研究表明,根据降雨量-大气环流因子的统计相关关系预报月降雨,并结合水文模型进行径流预报,对研究区域具有一定的适用性。     

软土基坑双排桩支护结构优化分析

为分析优化软土基坑双排桩支护结构参数,以广州市某软土基坑为背景,采用ＦＬＡＣ３Ｄ对其开挖施工过程进行了数值模拟分析,研究了围护桩排数、排距、桩长、桩刚度等对基坑桩体变形以及地表沉降的影响。数值计算结果表明:当基坑开挖深度较小时,基坑的开挖对软土基坑周边土体位移影响不大,但当基坑开挖深度由５．０ｍ增至７．５ｍ时,基坑围护桩位移则由５ｍｍ快速增长至２４ｍｍ,且其变形模型由“弓形”转换为“前倾形”;随着桩排数、排距、桩长以及桩刚度的增大,桩体位移和地表沉降将逐渐减小,但其减小的幅度会越来越小;当桩排距设置为２ｄ～４ｄ、桩长设置为２４ｍ～３２ｍ、桩刚度设置为０．５ＥＩ～１．０ＥＩ时,双排桩支护结构的性价比最高。