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。     

基于土拱效应的抗滑桩合理间距不同方法的对比分析

基于土拱效应理论,针对边坡稳定分析中抗滑桩的合理间距进行分析。文中对比分析了以往文献中的不同方法,通过分析相邻拱脚截面静力平衡关系、拱顶截面前缘点最大主应力公式、拱脚截面强度条件的3个方程,推导出了桩间净距的计算公式,并结合工程实例进行了验证。     

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。     

基于正交试验的双排抗滑桩的土拱效应影响因素研究

土拱效应对双排抗滑桩的合理布置和优化设计有重要影响,而影响土拱效应的因素较多,引入正交试验的方法,研究了影响抗滑桩土拱效应的六种因素的主次关系,以桩边长、桩间距、岩土体性质、泊松比、接触面参数和排间距六种因素组成六因素五水平的正交实验设计,基于PLAXIS有限元软件对抗滑桩的土拱效应进行了数值模拟。研究结果表明,桩间距、泊松比和排间距是影响土拱效应的主要因素,岩土体性质、接触面参数和桩边长为次要因素,因素间存在耦合作用,各因素取合适的水平,土拱效应会得到较好的发挥。     

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.     

考虑桩后及桩侧土拱间相互作用的合理桩间距

抗滑桩的桩间土拱除了桩后土拱外，还有桩侧土拱。基于抗滑桩的上述成拱形式，分别对桩后土拱、桩侧土拱及其相互作用进行了受力分析，在此基础上，根据土拱的极限平衡条件，推导出土拱间的相互作用力及考虑桩侧、桩后土拱及其相互作用的桩间距计算公式。以具体工程实例，对目前常见的桩间距计算方法和本文计算方法的计算结果进行了对比分析。研究结果表明:与目前常用的仅考虑桩后土拱（或桩侧土拱）和虽然考虑桩侧、桩后土拱，但忽略土拱间相互作用力的计算方法相比，本文所述方法更加符合工程实际。     

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     

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。     

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。     

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。     

土与小型钢管抗滑桩群复合结构模型试验研究

为揭示滑坡体在地震动力作用下微型钢管抗滑桩群与土形成的复合结构中桩的内力沿桩身的分布、土的内部压力变化、复合结构的耗能性能及动力特性,在参考Thompson研究方法并考虑土拱效应的基础上,自主研发了直剪式小型抗滑桩土群的低周往复模型试验装置,确定了小型钢管抗滑桩的合理桩间距,并依据相似理论设计了三排小型钢管抗滑桩模型并对其进行低周往复加载试验,通过试验研究了土与抗滑桩群复合结构的力学响应、动力特性、强度规律及破坏形态等主要性状。试验结果表明,桩前被动土压力呈梯形分布,桩后主动土压力呈三角形分布,桩身弯矩呈抛物线形分布,承台板起到桩身弯矩重分布的重要作用,土与抗滑桩复合结构在低周往复荷载作用下的滞回性能良好,刚度退化小,塑性变形性能优良,有良好的耗能能力。     

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。     

土石混合体中抗滑桩抗滑力计算方法

抗滑桩是加固堆积层滑坡的主要工程措施之一,其与滑坡体的相互作用力决定了滑坡加固效果。堆积层滑坡多由土石混合体构成,为计算土石混合体中抗滑桩的抗滑力,引入土石混合体宏观抗剪强度指标评价模型,基于桩间土拱效应,构建了考虑块石体积含量(含石量)及休止角的抗滑力计算方法,并提出土石混合体中抗滑桩抗滑力的计算流程。针对20%~45%含石量和25°~40°休止角的土石混合体研究发现,土石混合体中抗滑桩提供的抗滑力并不总是大于纯土体中抗滑桩提供的抗滑力,其相对关系取决于块石的含石量与休止角的数值,并且存在明显的分界线。通过与数值模拟结果对比,验证了本文抗滑力计算方法的合理性,为堆积层滑坡中抗滑桩抗滑力的初步计算提供了一种可行的方法。     

降雨条件下抗滑桩边坡稳定性影响的数值分析

针对降雨状态下的抗滑桩边坡的稳定性问题,为了将有限元强度折减法更加准确、有效地应用于降雨滑坡计算,基于Geostudio软件,运用迭代算法处理降雨入渗边界,获得边坡各时刻的水压分布,将场变量的有限元强度折减法与ABAQUS中提供的接触算法相结合,提出了降雨作用下抗滑桩边坡稳定性分析的有限元强度折减法。利用该方法分析了降雨条件下抗滑桩间距、桩位、桩长对抗滑桩边坡稳定性的影响,并与未考虑降雨时的影响规律进行对比。结果表明:桩间距越小,无雨情况下抗滑桩作用越好;而在降雨条件下,间距过小易形成桩间积水,不利于积水排泄,抗滑效果降低。当桩位于边坡中部时,无雨条件下抗滑桩作用最佳;而在降雨条件下,因坡脚具有较高的水力梯度,将抗滑桩置于坡脚时能够更好的起到抗滑效果。无论是否下雨,增加桩长长度,均能提高抗滑桩的抗滑效果。     

基于修正主应力旋转理论的抗滑桩桩间土绕流计算方法

桩间土绕流验算是抗滑桩设计三大验算流程之一,研究绕流计算方法对于在保证抗滑桩工程稳定安全的前提下,提高设计精度、节省资金具有重要意义。为弥补现有"拱结构物"假设理论的不足,引入Terzaghi松动土压力理论,建立Terzaghi松动土压力与桩间距的关系以及修正主应力旋转理论。并在Ito塑性变形理论假设基础上提出塑性变形理论适用的上限与下限桩间距,结合修正主应力旋转理论与Terzaghi土拱计算理论建立了极限桩土荷载分担比计算模型,根据所提模型计算结果获得了桩土荷载分担比与土体性质、桩间净距的关系。然后与数值模拟的计算结果进行了对比分析,并提出了桩间土绕流验算方法:定义桩间土稳定性系数为极限桩土荷载分担比与实际桩土荷载分担比之比,稳定性系数大于1表示桩间土较稳定,不发生绕流。     

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。     

固结灌浆钻孔桩墙在滑坡抢险工程中的应用——以三峡库区巴东县将军岭滑坡治理工程为例

抗滑桩是滑坡治理的主要工程措施，从抗滑桩开始施工到产生抗滑效果往往需要数月时间。对处于蠕变阶段的滑坡尤其是应急抢险工程，在施工期间因抗滑桩开挖导致滑坡失稳破坏的风险极大。针对这一问题，通过采用双排钻孔灌注桩、桩顶钢桁架及桩间高压固结灌浆形成固结灌浆钻孔桩墙，能最大限度地减小土石方开挖、降低施工期间由于开挖引起失稳破坏的风险；另外在桩间采用固结灌浆技术减小桩土强度差，提高其整体刚度，使空间受力更加合理，避免了钻孔桩可能因局部弯矩、剪力过大产生压杆失稳破坏和剪断破坏。与传统抗滑桩相比，该技术为应急抢险工程赢得了宝贵的时间并且经济上更加合理。目前，该技术在三峡库区巴东县将军岭滑坡局部应急抢险工程中成功运用并取得了良好的治理效果。      

滑坡体预应力锚索抗滑桩参数优化设计研究

依托青峪口水库上游草池滑坡体,采用有限差分法分析不同状态下的滑坡体变形和受力分布,进行预应力锚索抗滑桩参数优化设计。结果表明：桩位对滑坡体稳定性的影响较大,随着桩位与坡脚距离的增大,滑坡体安全系数先增大后减小;同一桩位下,抗滑桩锚固段存在临界长度,为30 m;抗滑桩桩距对滑坡体稳定性的影响比桩截面尺寸的影响大;在26°～35°范围内的锚索角度对滑坡体稳定性的影响较小。建议抗滑桩截面尺寸、桩距、锚索角度分别取2.5 m×3.5 m、7 m和27°。