模拟库水位变化的抗滑桩加固边坡离心模型试验研究

 抗滑桩是边坡深层抗滑最为有效的措施之一,以三峡库区边坡抗滑桩加固工程为背景,利用离心模型试验手段,模拟库区蓄水和水位循环变化条件下失稳边坡的抗滑桩加固机制。详细介绍相应的离心模型试验方法,通过对一系列自然边坡和不同桩间距条件下的模型试验,获得库水位变化影响下的边坡变形、破坏模式和抗滑桩受力,探讨滑坡推力的分布以及不同桩间距条件下的抗滑桩–边坡相互作用机制。测试结果表明,受抗滑桩加固的边坡在水位升降作用下仍发生一定程度的变形并产生裂缝,随着抗滑桩的直接支挡和桩后土体由于不均匀位移产生土拱效应后,边坡变形逐渐得到较好的控制。在本试验条件下,随着桩间距的增大,边坡变形总体上表现为增大趋势,但抗滑桩的受力呈现出先增大后减小的抛物线型变化形态,在某一最适桩间距情况下抗滑桩的抗滑性能得到了最充分的发挥,而滑坡推力表现出复合三角形分布特征。该研究结果为桩土相互作用和库区边坡抗滑桩加固机制分析提供了直接的试验依据,对丰富抗滑桩设计理论和库区边坡的防灾减灾研究具有较为重要的意义。     

用抗滑桩整治滑坡地段隧道变形的模型试验研究

以东荣河隧道滑坡为原型，进行了无桩、桩隧间距16m和桩隧间距22m三种室内模型试验，研究了滑坡体内压力和位移的变化规律以及隧道衬砌的受力情况。在抗滑桩类型的选择、桩隧间距的确定、抗滑桩设置对隧道稳定的影响以及滑坡推力的分布型式等方面取得了一定的成果，对滑坡地段隧道变形开裂病害的有效整治具有重要意义。     

抗滑桩加固边坡降雨条件下的稳定性

采用ABAQUS建立边坡降雨计算模型,用非饱和渗流有限元法结合折减强度进行模拟。对边坡降雨过程中雨水渗入特点及抗滑桩加固边坡布桩位置对稳定性的影响进行了分析。结果表明,考虑降雨渗入作用时坡脚处稳定性差,布桩时应将抗滑桩布置在坡中与坡脚之间。该研究可为多雨地区抗滑桩加固边坡提供参考。     

不同抗滑桩间距的隧道-滑坡体系中桩体及隧道衬砌结构承载特征研究

根据实际工程建立了1∶100的缩尺模型,分别对采用3种不同桩间距抗滑桩治理的隧道-滑坡体系中的桩体及隧道衬砌结构受力特征展开试验研究,对比分析抗滑桩桩顶位移、隧道位移、隧道土压力在滑坡失稳时的分布情况及桩身、隧道弯矩在分级荷载之下所呈现出的规律性变化和不同间距抗滑桩对于滑坡-隧道体系的支护效果。试验表明:当桩间距由2.08倍桩径增大至4.16、6.24倍桩径时,同等荷载作用时桩顶水平位移、隧道水平位移、桩身土压力、隧道土压力、桩身弯矩、隧道弯矩逐渐增大。但桩间距由4.16倍桩径增大至6.24倍桩径时位移和弯矩的增大幅度远大于桩间距由2.08倍桩径增大至4.16倍桩径时的情况。因此,滑坡推力较小时,可适当增大桩间距;滑坡推力较大时,应减小桩间距,以利于滑坡作用下隧道衬砌结构的安全。但无论滑坡推力的大小,4.16倍桩径抗滑桩桩间距是隧道抗滑移性价比较高的选择。     

排间距对双排小孔径抗滑桩的影响研究

现阶段抗滑桩在公路、铁路边坡抗滑工程的应用越来越多。为了获取双排小孔径抗滑桩排间距对桩身破坏特征的影响,评价双排小孔径抗滑桩的安全性,对双排小孔径抗滑桩的排间距进行分析和研究。通过对通平高速公路某边坡双排小孔径抗滑桩施工后的监测、室内比例模型试验和有限元软件模拟,得到此类抗滑桩的受力分配和破坏形式,进而分析排间距对双排小孔径抗滑桩破坏桩顶位移的影响。通过有限元软件对不同排间距进行抗滑桩破坏模拟,发现排间距对双排小孔径抗滑桩存在的影响关系,从而提出合理的桩间距建议,为以后此类工程选用合理的桩间距提供了依据和参考。     

由桩后土拱形成的条件对抗滑桩间距的计算

结合抗滑桩后土拱效应的形成机理,通过对土拱的受力分析,认为土拱具有三种破坏形式,得到了抗滑桩合理桩间距的简明计算公式,并通过工程实例计算表明利用该计算公式得到的桩间距既能够保证桩间岩土体抗滑能力的充分发挥,又能保证边坡的稳定性。     

隧道开挖对周边既有桩基变形影响研究

基于三维有限元程序ABAQUS,分析由于隧道开挖引起的不同位置处的桩基水平位移及桩头沉降特性,数值模拟结果表明:由于隧道的开挖,桩身上部会产生往隧道侧移动的变形,而在桩身底部会产生反方向的位移,从而在桩身上形成P—Δ效应;桩头沉降值及桩身最大水平位移随着桩—隧水平距离的增大逐渐减小,当隧道开挖中心位于桩底处时,允许的最小安全桩—隧水平距离S大致为2倍隧道直径D;隧道轴线处于桩基上部时有利于减小桩基附加变形,当桩—隧水平距离S=1.5D时,允许的最小安全桩—隧竖向距离H大致为0.5D。     

h型抗滑桩简化计算方法及其影响因素分析

根据大型滑坡处治所采用的h型抗滑桩的承载变形特性,将其分为阻滑段与锚固段两部分,考虑桩周岩土体对前后排桩的作用特性,提出滑坡推力作用下阻滑段与锚固段的承载变形分析模型,并基于结构力学与桩基分析理论建立相应的内力与变形简化计算方法,进而建立出h型抗滑桩简化计算方法。结合典型工程实例,对比分析不同受力工况以及基桩截面尺寸、桩间距与锚固深度等因素对h型抗滑桩桩身内力与变形的影响规律,结果表明:考虑桩间岩土体对前后排桩的作用力与采用比例系数分配滑坡推力2种方法进行设计计算将更符合工程实际情况,且计算结果相近;悬臂长度与滑坡推力对基桩内力与变形的影响程度均最大,截面尺寸对基桩变形的影响程度大于内力;优化设计时应合理确定悬臂长度与分担的滑坡推力,锚固深度宜取1/3~1/2桩长,横梁刚度宜取1.0~2.0倍前后排桩的刚度,根据岩土体性质应使桩间距能够满足产生坡体压力与抗力或传递滑坡推力,可取2.0~4.0倍桩径。     

抗滑桩加固边坡变形破坏特性离心模型试验研究

抗滑桩加固边坡的增强作用与抗滑桩设置位置、桩头条件等密切相关,通过离心模型试验对不同桩位与桩头条件下采用抗滑桩加固边坡的变形破坏特性进行研究。试验表明,设在边坡中部的抗滑桩在边坡破坏前桩头水平位移最大,而在相同的破坏载荷作用下,设在中部的抗滑桩比设在上、下部以及桩头固定比桩头自由时边坡破坏后的位移矢量要小,这表明抗滑桩设边坡中部以及桩头固定对边坡土体的遮挡效果及边坡安全系数的提高最好。     

小直径钢管排桩加固边坡的离心模型试验

小直径钢管抗滑桩作为一种新型支挡结构广泛应用于边坡加固和滑坡治理中,但其抗滑特性、受力机制及破坏模式等还有待于深入研究。结合工程背景,开展小直径钢管排桩离心模型试验,研究排桩加固边坡破坏模式、受力情况、桩间距和联系梁对其抗滑能力的影响。试验结果表明:各组模型边坡均为整体性破坏,唯独未加固边坡出现较明显的滑动面。此类结构的抗滑机制主要表现为高压注浆对地质体的改造及桩–岩土体复合结构的共同抗滑作用,其主要破坏模式为轴向受拉或受压产生的整体失稳破坏。桩间距显著影响排桩的抗滑能力,桩径比与边坡安全系数呈幂函数关系,建议此类排桩结构桩径比控制在6～12。桩后土压力基本呈现"中间大、两头小"现象,滑面以上土压力近似为三角形分布;对于有联系梁的3排桩而言,B排桩承载能力发挥随加速度增大而减小,C排桩反之。在桩顶联系梁作用下,边坡安全系数提高38.3%。     

盾构隧道开挖对临近桩体的影响分析

盾构隧道开挖必然会对临近建筑桩基产生附加变形和内力,影响建筑物基础承载力,给上部结构带来一定安全隐患。本文采用两阶段分析法研究盾构隧道开挖对临近桩体的影响,并通过对比分析多种不同的工况,研究地层损失比、隧道埋深、桩-隧间距的不同对开挖引起的临近单桩的影响,结果表明:桩顶沉降与地层损失比,近似呈线性关系,桩身轴力随着地层损失比的增加而增大;增大桩-隧间距、隧道埋深,均可使桩体沉降及轴力明显减小。     

抗滑桩结构的土拱效应分析

基于平面应变有限元方法,对抗滑桩加固边坡中的土拱效应进行了分析。对比分析表明,加设抗滑桩后,桩周土体的主应力方向发生了偏转,两桩附近的大主应力方向连线成半椭圆形拱状,并在桩侧附近形成应力集中区域。桩后土体离抗滑桩越远受应力迁移的影响越小,故抗滑桩的土拱效应具有一定的范围。随着桩间距的增大,桩承担的荷载比例明显减小,土拱效应减弱。至于桩间距的确切计算公式,一般需结合极限平衡分析方法进行定量计算。     

降水条件下抗滑桩-锚杆加固边坡的离心模型试验研究

锚杆抗滑桩是一种加固边坡的有效结构。本文进行了水位下降条件下素土坡与锚杆抗滑桩组合结构加固土坡的离心模型试验，测量了边坡的位移场变化，分析了锚杆抗滑桩的行为以及土体的变形特性。试验结果表明，锚杆抗滑桩加固导致边坡位移显著减小、改变了滑裂面连续性，并使得坡体破坏表现出显著渐进性。水位下降条件下锚杆抗滑桩加固土坡的破坏过程与变形局部化表现出显著的耦合特性。锚杆抗滑桩结构使得边坡变形均匀化，阻挡了桩侧土体滑动，从而延迟了边坡破坏。     

安溪县某边坡抗滑桩治理效果监测分析

以安溪县某边坡工程为例,根据边坡的特征及抗滑桩的治理方式,确定了监测目的,制定了监测方案,开展了坡体水平位移、坡体表面沉降、深层土体位移及桩侧压力等方面的监测工作。监测结果表明,抗滑桩对边坡体起到了较好的治理作用;降雨是坡体发生内部变形的重要影响因素之一;坡体顶部位移量变形较大,坡体浅层发生微弱滑动,深部未发生较大变形;坡体变形量从前部往后部呈逐渐增大趋势。     

桥桩施工对邻近既有地铁隧道影响研究

运用MIDAS GTS NX有限元软件模拟桥桩施工对既有地铁隧道结构的变形影响,并与实测值作对比,探究了桥桩施工工况下对邻近既有地铁隧道的变形影响程度。通过运用控制变形的方法,研究了有无钢套管、桩-隧相对位置、桩-隧水平净距、桩径4个因素分别引起的邻近地铁隧道的受力变形规律。研究结果表明:利用软件模拟计算得到的隧道竖向位移要大于实际监测值;有钢套管的桥桩施工对邻近既有地铁隧道的影响较小;桥桩越长、桩径越大对既有地铁隧道影响就越大;桩-隧水平净距越大,邻近既有地铁隧道产生的变形就越小。     

考虑护壁的单排抗滑桩分析

为揭示护壁结构在抗滑桩-滑坡体系中的作用,建立了抗滑桩-护壁-边坡三维分析模型,研究了不同截面抗滑桩和护壁加固不稳定边坡的安全系数、抗滑桩的位移变形以及内力分布规律。研究表明:(1)考虑护壁结构的抗滑桩-边坡体系中,圆形截面抗滑桩比矩形截面抗滑桩安全系数高;(2)护壁引起桩身内力的重新分布并分担了部分的桩身剪力和弯矩,因此在进行抗滑桩设计时,应该考虑护壁在抗滑体系中对整体式桩身结构承载力的贡献能力和作用。     

下伏基岩堆积体边坡抗滑桩加固前后地震响应特征离心模型试验

 为研究抗滑桩加固上覆堆积体--下伏基岩二元结构边坡的抗震机制,开展2组1∶50比尺的离心振动台模型试验,以对比分析下伏基岩堆积体边坡在抗滑排桩加固前后的地震响应特征与抗滑桩的桩身弯矩分布规律。试验时,输入4级加速度峰值连续增大的El Centro波,监测边坡模型坡面与坡体内的加速度响应、坡顶沉降变形以及抗滑桩上静、动弯矩的分布。试验结果显示由于抗滑桩抑制了上覆堆积体的下滑,坡顶的加速度峰值(PGA)放大系数、加速度反应谱以及竖向沉降变形均有不同程度的降低。抗滑桩一方面加固了上覆堆积滑体另一方面在坡体内产生了地震波的反射叠加效应,使得边坡水平响应加速度放大系数出现了桩前增大桩后减小的现象。下伏基岩堆积体边坡坡顶沉降与Arias烈度在抗滑排桩加固前后均具有良好的正相关线性关系。地震荷载作用过程中抗滑桩动力响应弯矩变化幅值明显大于地震作用后的静弯矩增量,且静弯矩与动弯矩变化幅值的分布均在基岩面附近达到峰值,易在基岩面附近造成抗滑桩的破坏,类似工况下抗滑桩的抗震配筋设计应充分考虑这一特点。     

大型节理岩坡联合支挡结构三维有限元分析

大型节理岩质边坡的支挡结构体系一直是设计和研究中的重要课题。本文结合湖北恩施至重庆黔江高速公路K104+960段岩质边坡防治工程,借助于商业有限元软件ABAQUS建立了多层岩质边坡在不同支护方案下包括抗滑桩、挡土墙和锚杆联合支护体系的三维模型。该计算模型着重考虑了岩质边坡的节理作用,以强度折减法计算边坡的安全系数。研究结果揭示了抗滑桩、挡土墙和锚杆的相互作用对联合支护效果的影响,主要表现为锚杆作用于上坡,抗滑桩则主要作用于下坡,中间部分的挡土墙可以同时分担锚杆与抗滑桩的土压力。其次,通过研究抗滑桩的桩位、桩间距及桩截面对边坡稳定系数与桩身内力的影响,发现桩位在边坡中前部,桩间距在2.5~4倍桩径范围内,桩截面在1.4 m×2.1 m或1.6 m×2.4 m范围的抗滑桩为最优支护方案。     

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.     

典型顺层高边坡工程病害的地质力学模型试验研究

以万梁高速公路某顺层高边坡病害治理工程为背景,采用地质力学模型试验方法,完成了顺层高边坡有无支挡模型的对比试验。给出了顺层高边坡工程病害的相似物理模拟方法,采用均匀毛细浸润技术模拟雨水对模型滑带材料的影响,得到了开挖、降雨以及支挡工况下顺层高边坡工程病害的发展形态以及抗滑支挡结构的受力特点。结果表明,在无支挡条件下坡体具有牵引式加速下滑的运动特点,且坡面质点的运动速率比滑带质点大,抗滑支挡结构的施加不仅限制了坡体位移,而且使坡体呈现出了推动式的运动特点;工后降雨会引起锚索预应力的较大损失,对锚索抗滑桩中锚索而言,约为设计值的10%;对于框架锚索而言,多次降雨会直接影响到结构的长期可靠性。