边坡抗滑桩设计计算的三维有限元法

结合福建省龙岩市公路局长汀分局机修班边坡地质灾害防治工程,首先利用ABAQUS有限元软件中的反算法,获得该边坡土体的抗剪强度指标;其次,在超级计算机上建立不同抗滑桩设桩方案下的大型真三维有限元模型,采用有限元强度折减法,得到土质边坡加固安全系数与抗滑桩的桩长、桩径和桩距之间的关系,以及桩身截面弯矩沿桩长的分布规律;同时揭示边坡抗滑桩桩周土压力的分布规律,表明由于桩拱效应的影响,设置在边坡中的抗滑桩桩周土压力的分布与设置在水平地层中且桩顶承受水平荷载的桩的土压力分布不同;最后,在对大量试算方案综合比较的基础上,确定该边坡抗滑桩的最优设计方案。该方法可为大中型边(滑)坡抗滑桩的设计提供参考。     

沉埋桩的有限元设计方法探讨

采用有限元法针计算不同桩长的埋入式抗滑桩在设桩位置的滑坡总推力,计算桩身所受推力分布形式、推力大小和桩顶至坡面的滑坡推力分布形式、大小,计算桩长变化时滑坡体加固后的稳定性。计算表明:桩长变化,设桩位置的总滑坡推力大体相等。桩长度变短,桩身的滑坡推力、桩的最大弯距与最大剪力降低。增加桩的锚固段的长度可以降低桩身的最大剪力。综合桩长变化滑坡体加固后的稳定性、滑坡推力和桩身内力的变化规律,发现沉埋桩既可使滑坡体达到足够的稳定性,且有很大的经济效益。     

采用抗滑桩的边坡加固优化设计

为了保持边坡稳定而采用布置抗滑桩的方式,在边坡加固措施中较为普遍并且效果非常显著,但现有的抗滑桩加固边坡的措施在设计上仍然存在诸多不足以及不合理之处。本文主要采用数值模拟的方法并以强度折减法原理为理论基础,对天然边坡的稳定性、单排桩加固边坡稳定性和双排桩加固边坡进行了稳定性分析。通过研究布桩位置、排距、桩径、桩长及间距与边坡的安全系数的关系,对比了采用不同加固方案对同一边坡的加固效果,总结了抗滑桩加固边坡的优化设计路线,为以后抗滑桩加固边坡的工程提供参考。     

存在潜在滑带的抗滑桩边坡稳定性分析

通过对存在潜在滑带的抗滑桩边坡破坏模式进行分析,提出并验证了一种可以简单评估边坡安全系数和合理桩间距的方法。根据该方法,边坡加固后的安全系数由桩后、桩前破坏系数FS1、FS2及整体破坏系数FS3中的较小者所决定。通过算例表明,桩体设置于边坡中部时更容易发生贯穿桩身的整体破坏,而设置于下部和上部时更容易发生桩后和桩前破坏。当抗滑桩桩位、桩径、桩长确定时,可根据该桩位处桩前、桩后破坏控制安全系数Fk、边坡加固后目标安全系数Fm以及Ito提出的桩体极限阻力公式来确定相应的合理桩间距范围,从而可最终保证边坡治理工程的安全性和经济性。     

沉埋桩加固滑坡体模型试验的机制分析

为研究沉埋桩加固滑坡体的作用机制,采用土压力盒和壁面式压力盒等多种测试手段,完成一系列室内大型模型试验.在外界施加的滑坡推力作用下,测试桩后推力和桩前抗力,分析桩后和桩顶坡体受力状态的变化.根据监测数据的动态变化,判断坡体出现滑裂面的时间和滑裂面的位置,并分析桩抗滑段长度变化时滑坡体的破坏形式与变化规律,同时计算桩顶以上坡体承担的滑坡推力;判断桩身截面的物理状态,计算坡体出现滑裂面时桩身所受的滑坡推力,分析沉埋桩加固滑坡体的机制、桩长变化桩身所受的滑坡推力及其分布规律与桩顶滑体所承担推力之间的关系,为沉埋桩设计提供科学依据.     

有限元强度折减法在桩锚板支护体系力学分析中的应用

在介绍有限元强度折减法基本原理的基础上,以某路堑边坡加固工程为研究背景,设置8种工况,采用有限元强度折减法分析采用桩锚板支护体系加固边坡过程中边坡稳定性和支护桩内力。计算结果表明:有限元强度折减法能够较好地分析桩锚板支护体系的加固效果和桩身内力变化;随着支护桩和锚索的施工,桩锚板支护体系对边坡的加固效果十分明显;由于锚索的作用,桩锚板体系中桩的弯矩比传统抗滑桩减小了31.7%。     

抗滑桩与土相互作用分析与优化设计

采用Dnlcker-Prage模型描述土的非线性特性,接触单元模拟桩和土之间的相互作用,Mohr-Coulomb准则定义点的安全系数,剪应变脊线确定滑动线的位置,进而根据强度准则求解边坡稳定系数,利用非线性有限元程序计算了桩的受力、桩的埋深和安全系数的关系分析了土拱效应的形成机理及影响因素.指出土质边坡滑坡推力和剩余抗滑力为三角形分布,岩质边坡为非线性分布,提出了通过稳定系数确定桩的埋深和间距的方法.     

坡面沉桩边坡动态稳定性三维极限上限分析

 采用极限分析上限法,建立土质边坡坡面沉桩动态稳定性三维计算模型,研究沉桩力、桩土间横向力等对边坡动态稳定性的影响。通过算例计算,对整个沉桩过程中边坡抗滑稳定安全系数的变化规律及其内在机制进行深入研究,并分析桩径、沉桩位置、坡角对边坡抗滑稳定安全系数的影响规律。结果表明：沉桩力对边坡稳定性产生不利影响,导致沉桩前期边坡安全系数持续降低;桩体穿过破坏面后,边坡安全系数由于桩身的抗滑作用而显著提高。桩径越大,沉桩前期安全系数越低,其下降速度也越快,但桩体穿过破坏面后安全系数提升也越明显;沉桩位置越靠近坡顶,沉桩过程中安全系数下降速度越快,导致最危险点的安全系数越低;坡角越大,沉桩过程中整体安全系数越低。分析结果对于坡面沉桩的稳定性评估及设计施工具有一定参考价值。     

微型桩加固堆积层边坡参数敏感性耦合分析

采用有限差分软件FLAC3D,应用强度折减法,对微型桩加固浅层堆积层边坡稳定性进行耦合分析,系统性地研究了微型桩加固堆积层边坡设桩位置、设桩倾角、锚固深度等设桩参数与微型桩加固效果之间的规律。研究表明:耦合作用下,微型桩加固浅层堆积层边坡加固效果与微型桩设桩位置关系较大,对于该浅层堆积层边坡,微型桩位于边坡中上部时能充分发挥其加固效果。倾斜设桩对比铅锤设桩,微型桩加固效果更好,微型桩的最优设桩倾角约为50°。对于嵌入完整岩层中的微型桩,边坡安全系数随着锚固长度的增加而增大,当微型桩锚固长度达到最优长度时,增加锚固长度不再对边坡安全系数造成影响。     

某边坡抗滑桩失效机理研究

采用二维有限元强度折减法,分析了基坑开挖、抗滑桩桩径、桩长和强降雨等因素对某边坡稳定安全系数、最大剪切应变和抗滑桩最大弯矩的影响.通过类比分析表明,该边坡抗滑桩失效原因是由基坑开挖、抗滑桩桩长太短和强降雨等因素共同促成;在此边坡工程岩层情况下,当抗滑桩桩长达到18 m以上时,最大剪切应变可以控制发生在中风化泥岩以下,而且不会对上部坡体产生较大剪切变形;采用有限元强度折减法计算出来的抗滑桩弯矩图和传统的悬臂桩法计算的结果接近,且和工程上采用经验法计算出的抗滑桩弯矩图近似.本文的分析方法和分析结果可以为以后边坡抗滑桩设计提供一定借鉴意义,也为基坑开挖后果的预测提供可行的研究方法.     

阻滑桩加固土坡稳定性分析与桩基的简化设计

基于极限分析上限定理与土的抗剪强度折减系数概念,建立了土坡稳定的极限平衡状态方程,以此确定土坡稳定的安全系数及相应的潜在破坏模式。通过针对典型算例所进行的对比计算与分析,验证了该方法的可靠性。进而针对潜在失稳土坡,建立了阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧有效土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定了极限平衡状态时的临界桩侧有效土压力,以此进行土坡预加固中阻滑桩的简化设计。最后,根据最大、最小值原则,探讨了阻滑桩的最优桩位问题,并通过变动参数比较计算对影响加固力的有关因素进行了分析。     

Study on embedded length of piles for slope reinforced with one row of piles

The embedded length of anti-slide piles for slope is analyzed by three-dimensional elastoplastic shear strength reduction method. The effect of embedded pile length on the factor of safety and pile behavior is analyzed. Furthermore, the effects of pile spacing, pile head conditions, pile bending stiffness and soil properties on length and behavior of pile are also analyzed. The results show that the pile spacing and the pile head conditions have significant influences on the critical embedded length of pile...     

桩基码头岸坡整体稳定分析的修正

针对桩基码头的岸坡稳定问题,在考虑了桩本身的特性和桩土相互作用的条件下,提出一种修正基桩抗滑效应的桩基码头岸坡整体稳定的计算方法,同时,采用了遗传算法确定最危险滑动面及其对应的最小安全系数,由此对现有规范中的相关规定提出了修正。该方法考虑圆弧滑动面,采用简化Bishop法计算岸坡稳定的安全系数,并在其中考虑基桩的抗滑作用;采用一种基于极限分析理论的方法确定滑动面以上的土体对桩的侧推力,对不同的圆弧位置,由各基桩的埋置深度及其与岸坡具有不同的安全系数确定其所能发挥的最大抗滑力;通过相关工程算例的计算与比较,表明本方法简便、快捷,且结果良好。     

两级抗滑桩对坡顶建筑物的安全控制研究

采用两级抗滑桩对边(滑)坡进行治理过程中,当坡顶存在建筑物或者规划建设建筑物时,除了考虑边坡的整体稳定性,还必须良好控制坡顶土体位移量,从而保障坡顶建筑物的安全和稳定。该文通过建立有限元计算模型,分析了两级抗滑桩对坡顶土体位移的控制效果,探讨了浅基础离边坡的安全距离及深基础对边坡稳定性的影响。得到以下结论:坡顶土体位移主要受到二级抗滑桩的控制,且二级抗滑桩距离坡肩越近,坡顶土体位移越小；当坡顶存在浅基础时,坡顶土体位移越大,建筑物所需的安全距离(离边坡的距离)越大；当坡顶存在深基础时,桩基距离边坡坡肩越近,对边坡的稳定性越不利；相对于桩基所受垂直荷载,水平荷载对边坡的稳定性影响更显著。在此基础上,对广西某滑坡进行了优化设计,最终实测结果表明两级抗滑桩对桩顶土体位移控制效果良好。     

“树根桩+化学灌浆”技术在边坡加固中的数值分析

“树根桩+化学灌浆”加固边坡是树根桩与化学灌浆两种边坡加固技术的有机结合。树根桩对边坡土体产生抗滑和锚固作用,而化学灌浆能有效地提高边坡土体的抗剪强度。传统极限平衡方法分析“树根桩+化学灌浆”加固边坡的稳定性,因存在诸多假设,评价结果准确性不高。根据“树根桩+化学灌浆”加固边坡的工作机理,在现场测试浆土复合体抗剪强度的基础上,采用有限元强度折减法对“树根桩+化学灌浆”新技术加固边坡的效果进行模拟,结果表明:采用有限元强度折减法,能有效计算出“树根桩+化学灌浆”加固边坡的安全系数和极限状态滑动面,而且从计算出的安全系数和现场情况还表明,“树根桩+化学灌浆”技术可以运用于复杂边坡的加固和修复。     

基于MIDAS/GTS的边坡抗滑桩最优埋设部位的探讨

抗滑桩加固边坡涉及到的一个关键问题是抗滑桩最优埋设部位的确定,借助MIDAS/GTS,采用强度折减法对某边坡安全系数及水平位移随不同桩位的变化进行了对比研究。抗滑桩埋设于坡底时,安全系数及水平位移最小,未能充分发挥抗滑桩的支护作用。抗滑桩埋设于边坡中部时,边坡安全系数及水平位移都达到最大值,最佳埋设部位应位于边坡中间部位。     

A simplified approach for stability analysis of slopes reinforced with one row of embedded stabilizing piles

Embedded stabilizing piles are new anti-slide structures that are unlike traditional stabilizing piles. The pile heads are embedded at a certain depth below the surface of a slope. The piles do not need to support the thrust of the entire upslope sliding mass, and it is, therefore, possible to reduce the sliding thrust on the piles. The embedded depth of the pile heads is an important parameter to maximize the anti-sliding function. Based on an analysis of the stability mechanism of a reinforced landslide with one row of embedded stabilizing piles, a calculation method for the embedded depth of a pile head using limit equilibrium theory is proposed. The related calculation formula is derived in detail using the transfer coefficient method. The proposed method features a close correlation between the embedded depth of a pile head and the design factor of safety of a slope to be reinforced. Additionally, the method can quantitatively demonstrate the relationship that the factor of safety of the slope for the failure mode of the surpassing pile head decreases as the embedded depth of the pile head increases. For a given factor of safety, the range of the maximum bending moment, the maximum shear force on a pile and the lateral displacement at the pile head also can be approximately predicted. Several calculation examples that are closely related to practical engineering applications are examined to show the convenience and rationality of the proposed method. In addition, the theoretical analysis is compared with the results of the numerical simulation of an actual accumulation landslide control engineering project. The results further demonstrate that the proposed theoretical analysis method is reasonable and applicable.