考虑土体自重应力场的拱效计算方法

抗滑桩是用于加固边坡,防止边坡滑移失稳的主要措施,土拱体易在桩间形成.本文将桩间土拱简化为水平拱,并假定处于平面应变状态,在考虑土体自重应力场前提下,对桩侧摩阻力为拱座的拱体计算方法进行了研究,揭示了土体的自重应力场对桩土拱体的量化影响.研究结果表明：自重应力场的存在对桩间土拱效应起着明显的加强作用,不考虑土体的自重应力场,也就是把土体看成是无重介质,进行桩土拱体模式的设计过于安全.     

抗滑桩土拱效应的时效性试验分析

土拱效应是保证抗滑桩桩后土体稳定的重要因素,由于岩土体具有蠕变特性,必然导致桩间土拱的形成具有一定的时效性。笔者设计了抗滑桩室内推桩模型试验,分析了1 kN、2 kN恒定外推力条件下,抗滑桩桩后土体内部的应力分布特征及土拱效应的时效性。沿法向布置的土压力计量测数据表明,土拱效应随着推力的增大而增强。随着时间的推移,土拱作用厚度相对增加;沿推力方向布置的土压力计量测数据表明,水平土拱效应伴随推力增长呈现出先增强而后逐渐扩展的现象,随着时间的增长,应力沿着法向扩散的范围有很大的增长。     

Ito塑性变形理论的抗滑桩临界桩间距分析

日本学者Ito与Matsui（1975）提出的塑性变形理论,在抗滑桩加固边坡分析中得到了广泛的应用.该理论不但考虑了桩径和桩间距,而且很好地考虑了滑坡中桩-土的相互作用,但是对临界桩间距没有明确的界定.实际情况表明滑坡推力是通过桩间土拱向桩传递的,桩间成拱效应又受桩间距的影响,因此研究抗滑桩在支挡边坡工程中的土拱效应和临界桩间距有其理论与现实意义,本文将结合此理论桩间的破坏形式,对临界桩间距进行分析,给出合理的临界桩间距以指导抗滑桩加固边坡设计.     

不同桩型双排抗滑桩土拱效应数值分析

为揭示方型抗滑桩和圆型抗滑桩的土拱效应的变化发展特征,采用FLAC3D进行数值模拟计算,分析了两种桩型的桩周土体位移、桩间法向应力突变和桩后切向应力的变化规律。研究结果表明,方型抗滑桩比圆型抗滑桩的遮拦效果更好,桩周土体位移较小;而圆型抗滑桩的前排桩桩后应力较方型桩更大,前后排桩的受力更加均衡。     

横观各向同性在抗滑桩加固边坡中的应用

讨论了土体强度横观各向同性和非均质性,分析了考虑强度横观各向同性与非均质性边坡的计算方法。采用极限平衡法推导出考虑强度横观各向同性与非均质性边坡稳定计算公式,对安全系数计算方法中土体抗滑力矩与抗滑桩抗滑力矩计算公式进行了修正,得到了同时考虑土体强度横观各向同性与非均质性抗滑桩加固边坡的计算方法。通过实例验证,得到当假定水平粘聚力不变,在考虑土体强度横观各向同性时计算安全系数相对误差小于不考虑土体强度横观各向同性边坡。在实际抗滑桩加固边坡工程中考虑土体强度横观各向同性是必要的。     

各向异性和非均质性的抗滑桩边坡稳定性分析

为了研究抗滑桩边坡在软土强度各向异性和非均质性条件下安全系数的变化,本文基于英国路堤整体稳定性设计规范BS8006中抗滑桩加固路堤的安全系数计算方法,将强度各向异性和非均质性引入到分析方法中.考虑抗滑桩加固边坡水平土拱效应的影响,建立了考虑土体强度各向异性和非均质性的抗滑桩边坡稳定性计算方法.通过对ABAQUS有限元分...     

桩间三维土拱效应颗粒流数值模拟及其演化规律

抗滑桩桩间形成的土拱是水平土拱和竖向摩擦拱的共同体现,具有明显的三维特征。利用颗粒流分析软件PFC^3D建立数值模型,在桩后不同高度处及同一水平面不同位置设置一系列测量球,监测桩后土体应力变化情况。结合颗粒位移变化情况对抗滑桩桩间三维土拱效应的形成演化进行分析,并对土拱厚度的演化规律做了深入研究,提出结合相对位移和最大主应力等值线综合确定土拱厚度的新方法。分析表明：桩后土拱由桩间临空面靠近桩底开始并不断向土体内部和上部发展,土拱的破坏过程由桩底向桩顶扩展;土拱厚度随深度变化表现为沿桩底向桩顶先增加后减小的趋势;土拱厚度随时间的变化表现为随着加载时间增加,土拱厚度先增加后减小直至土拱破坏。     

桩后及桩侧土拱共同作用的抗滑桩桩间距分析

为得到较为符合工程实际的抗滑桩合理桩间距计算公式,在考虑桩土相互作用及已有数值模拟结果的基础上,提出桩后土拱及桩侧土拱同时存在并共同受力的计算模型,且两者拱轴线线型符合合理拱轴线条件.分析抗滑桩桩后土拱及桩侧土拱极限承载力,并假定在合理桩间距条件下,桩后土拱及桩侧土承载力之和为土体总推力的大小.在此假设的基础上,推导出合理桩间距的计算公式,分析考虑滑坡推力在沿桩深度方向上非均匀分布的工况,并与工程实际进行比较,结果与之相符合.对所得合理桩间距计算公式中参数进行分析,结果表明:合理桩间距随抗滑桩截面尺寸及土体黏聚力增大而线性增加,随土体内摩擦角增加而曲线递增.     

空间弧形抗滑桩支护结构模型试验及参数分析

为充分利用边坡滑体周围的稳定土体，改善抗滑桩受力状态，本文通过室内模型试验，对空间弧形抗滑桩支护结构的受力状态、荷载传递规律和桩前土压力进行分析；并建立有限元模型，考虑冠梁刚度和桩位对抗滑桩受力状态和边坡整体稳定性的影响。结果表明：在整个支护结构中，冠梁可约束抗滑桩，改善抗滑桩受力状态，协调桩间位移，并将荷载向两侧桩体传递；通过增大冠梁刚度可进一步改善桩体受力状态，但无法进一步约束桩顶位移；边桩桩前土压力最大，其峰值是其他桩体土压力峰值的2倍以上，沿桩身高度不断增大，抗滑结构中的边桩位于坡脚时，可最大程度利用稳定土体的抗力，边坡整体稳定性最强。研究结果可为滑坡的治理方法以及抗滑桩支护结构的优化提供一种基本可行的新思路。     

不同工况下抗滑桩边坡的位移应力三维有限元分析

为得出抗滑桩加固的边坡在不同工况下的特性变化,文中基于MIDAS三维有限元分析软件,分析了在不同弹性模量和不同堆载作用下抗滑桩边坡土体的位移应力变化。结果表明:不同弹性模量及堆载变化下,位移及应力随桩身变化不同,桩身7m处的应力及位移最大,弹性模量及堆载越高,土体土拱效应越明显,本文结论可为抗滑桩的应用提供依据。     

抗滑桩桩后土拱形状及影响因素

为描述抗滑桩桩后土拱的形状,采用平面应变有限元模型,通过搜索数值计算结果中最大主压应力迹线,拟合土拱轴线的描述方程,分析桩间距、土体参数、桩土界面参数、桩后荷载等因素对拱高和拱跨的影响规律,提出考虑上述因素的土拱轴线形状方程.结果表明:桩间距和桩后土压力大小对土拱形状影响最大.土拱跨高比与桩间距呈二次正相关关系,在桩间距为4.46倍桩直径时,土拱受力最为有利.随着桩后土压力增加,土拱拱高呈陡降形对数函数变化规律,反映了土拱从形成-发展-破坏的演变规律.     

地震作用下桩锚组合结构加固边坡稳定性分析

对于一些性质复杂,滑坡推力巨大的边(滑)坡,单一的抗滑结构对其整治已显得无能为力,于是各种组合抗滑结构应运而生,然而目前对采用组合防治结构加固边坡稳定性的研究又十分稀缺.因此,以桩锚组合结构加固边坡为例,运用极限分析上限定理,推导出了地震作用下桩锚组合结构加固边坡中抗滑桩所需提供抗力的计算公式以及该加固边坡的屈服加速度计算公式,并提出了永久位移的预测方法,为地震带边坡防治结构的设计提供理论依据.通过对桩锚组合结构加固的实例边坡的计算分析,得到了在确定的锚索布置条件下,抗滑桩所需提供抗力和边坡屈服加速度与地震系数、抗滑桩布置位置、边坡特性和坡体材料特性等因素相关关系的一系列研究结果,揭示了地震作用下桩锚组合结构加固边坡的稳定性.     

基于土拱效应的抗滑桩桩距优化设计

抗滑桩桩距的大小直接影响抗滑桩结构和工程造价。以杭长铁路某边坡为例,采用单排抗滑桩支护方式进行加固,结合现场监测与数值模拟方法研究不同桩距时的桩间土拱效应、桩身应力及边坡安全系数的变化规律,从经济与安全两方面综合考虑选取最优桩距,优化后桩距从5.16m增为5.5m,经济上可节约11%。     

抗滑桩桩间土土拱效应有限元分析研究

采用二维有限元技术分析矩形抗滑桩桩间土土拱效应问题,得知在一定的桩间距下桩土效应较为明显,并通过案例对桩间距和桩问土粘聚力对桩土效应的影响作了分析,提出土拱效应的存在条件,土的性质对土拱效应的影响,得出工程实际中合理的桩间距.     

地震作用下桩锚组合结构加固边坡稳定性分析----灾后重建专刊

对于一些性质复杂,滑坡推力巨大的边（滑）坡,单一的抗滑结构对其整治已显得无能为力,于是各种组合抗滑结构应运而生,然而目前对采用组合防治结构加固边坡稳定性的研究又十分稀缺。因此,本文以桩锚组合结构加固边坡为例,运用极限分析上限定理,推导出了地震作用下桩锚组合结构加固边坡中抗滑桩所需提供抗力的计算公式以及该加固边坡的屈服加速度计算公式,并提出了永久位移的预测方法,为地震带边坡防治结构的设计提供理论依据。通过对桩锚组合结构加固的实例边坡的计算分析,得到了在确定的锚索布置条件下,抗滑桩所需提供抗力和边坡屈服加速度与地震系数、抗滑桩布置位置、边坡特性和坡体材料特性等因素相关关系的一系列研究结果,揭示了地震作用下桩锚组合结构加固边坡的稳定性。     

疏排桩支护结构中土拱荷载传递比分析

在以往关于土拱效应研究的基础上,提出了土拱荷载传递比的概念,并建立了分析计算模型。通过土工离心机模型试验验证了Ito提出的排桩桩侧土压力的计算方法在深基坑疏排桩支护结构中的适用性,并基于该方法,结合一个疏排桩支护工程事例对土拱荷载传递比的影响因素作了比较全面的分析。研究结果表明:疏排桩支护结构中,桩间土拱效应不容忽视,通过土拱传递到排桩上的土压力最大可占到排桩承受的总土压力的60%以上;土拱荷载传递比随着桩间净距的增大近似呈指数形式减小,当桩间距相同时,桩径越大,土拱荷载传递比越小;当其他参数不变时,土拱荷载传递比随土体内摩擦角和土体黏聚力的增加近似呈指数形式增加。     

盐津变电所滑坡工程治理及FLAC3D数值模拟分析

2005年5月,正在施工中的220 kV盐津变电所西南面挖方边坡,发生上部覆盖层顺基岩面滑动挤出,设计单位迅速采取了在滑坡前缘填土加载抗滑的临时应急措施,并在滑坡变形趋于稳定后采用锚杆抗滑桩进行永久性抗滑处理.同年7月,变电所北面填方斜坡向北临空面发生滑动,直接威胁到变电所的整体安全和110 kV出线终端塔的安全.针对该滑坡,采用了抗滑桩结合排水沟措施进行整治,并进行了三维数值仿真模拟,结果分析显示,填方边坡的抗滑治理措施是安全有效的.     

基于强度折减法的抗滑桩加固边坡可靠度分析

抗滑桩是一种常用的边坡加固方法。由于天然土体存在不确定性,导致抗滑桩加固边坡的稳定性也存在不确定性,采用可靠度方法可定量考虑上述不确定性。为更加真实地反映不同抗滑桩加固位置下边坡的滑动面,采用强度折减法来计算边坡的安全系数。基于可靠度理论提出一种抗滑桩加固边坡的稳定性评价方法,采用一阶可靠度与响应面法相结合的方法计算边坡的失效概率。为方便应用,开发了基于FLAC^3D的抗滑桩加固边坡可靠度分析程序。采用钢管混凝土桩加固边坡的算例计算结果表明,抗滑桩的加固位置和桩间距对加固边坡的可靠度有重要影响,在相同的桩间距条件下,边坡可能存在一个最优抗滑桩加固位置。     

成兰铁路高陡边坡稳定性分析及加固措施

在我国铁路建设过程中,线路不可避免地布置在高陡边坡坡脚,因此开展高陡边坡稳定性分析及加固措施研究显得十分重要。通过工程实例,利用有限元强度折减法计算了边坡安全系数,运用不平衡推力法获取边坡的滑坡推力,提出了双排抗滑桩支护的加固方案;通过数值模拟与现场监测综合分析双排抗滑桩的加固效果,并结合降雨和地震工况,开展了不同工况下双排抗滑桩桩后土体变形以及桩前土压力分布规律研究。研究结果表明:1)双排抗滑桩对高陡边坡有较好的加固效果;2)2种不利工况下,边坡位移变化规律基本一致,后排抗滑桩桩后位移更大,前排抗滑桩桩前土压力在滑面位置处发生突增;3)双排抗滑桩能有效防治边坡塑性变形,对双排抗滑桩桩间土塑性变形防治尤为明显。研究结果可为双排抗滑桩在高陡边坡加固中提供指导。     

悬臂式管桩在基坑支护工程中的应用研究

基于土拱效应及土体M-C屈服准则,建立了桩间土拱计算模型,并得到了悬臂段桩身土反力计算公式;考虑桩身挤土效应及深度效应,利用Vesic圆孔扩张理论,推导出挤土管桩水平承载力与水平位移之间的关系式;在此基础上,利用力和弯矩平衡条件,建立了悬臂式管桩支护结构设计方法.为了验证理论公式的可行性,将计算结果、现场实测结果及朗肯土压力计算结果进行对比分析,结果表明本文计算结果与实测结果桩侧土反力相差较小,且变化趋势基本一致,并且其计算精度相对经典土压力理论得到较大的提高,验证了理论方法的可行性.