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。     

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。     

大型路堑边坡在加固期的稳定性分析

通过现场监测和数值模拟对某大型路堑边坡在加固作用下的稳定性进行了研究。通过六个加固期的施工,最终形成了边坡上部的锚杆抗滑桩、边坡下部的抗滑桩和土钉的加固体系。通过在边坡上布设了监测系统对支护结构效果进行监测,研究了边坡在各个加固阶段的稳定性变化。监测结果表明,在加固过程中,边坡的安全系数、抗滑桩的挠曲变形和弯曲应力变化较为明显。其中变化最明显的是土钉墙加固阶段。实际测量的桩顶位移比计算的要小,分析认为,这是由于受到边坡上部分的锚固作用和边坡下部分的混凝土覆盖层的约束作用造成的。随着加固体系的逐步完善,边坡的安全系数也逐渐增大,并且满足干湿条件下的规定值。     

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。     

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。     

抗滑桩静力与动力破坏离心模型试验对比分析

在探讨边坡中抗滑桩的加固效果时,应该重视混凝土抗滑桩不同条件下破坏规律的研究。采用研制的微混凝土抗滑模型桩,通过动力离心模型试验研究了两种情况下的破坏特点。一种情况是混凝土抗滑桩一侧静力开裂后受地震作用继续开裂至完全断桩,另一种情况是静力条件下稳定的边坡加固桩在地震作用下桩底发生开裂。根据试验观察以及试验结果对比分析了微混凝土抗滑桩在两种不同条件下开裂破坏过程中弯矩分布特点:静力开裂后在地震作用下桩底嵌固约束转化为活动铰约束,其弯矩始终呈抛物线形分布,只是其峰值随时间发生变化;静力条件下稳定的加固桩在地震作用下,其弯矩先有较大增加然后又由于桩底一侧开裂而下降较多,并且小于震前静态弯矩。     

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。     

不同加固手段下滑坡治理效果的数值模拟分析

采用数值计算手段,对不同治理方案下三明某滑坡变形和稳定性进行对比研究,结果表明,数值模拟可得到与现场大致类似的宏观现象,在抗滑桩、锚索抗滑桩、锚索抗滑桩+后缘锚杆这三种加固方案下,边坡安全系数由加固前的0.98分别提高至1.16、1.23和1.35,边坡的最大水平位移可分别比治理前减小46.7%、49.9%和70%,说明抗滑桩在该滑坡治理中的可靠性,同时也说明了在后缘额外设置锚杆,可更为有效地对该边坡进行加固。     

地震作用下双排抗滑桩支护边坡振动台试验研究

利用大型振动台试验研究双排抗滑桩支护在地震荷载作用下的抗震性能。通过对比上部锚杆+下部双排桩共同支护与单一桩支护的破坏过程,分析两种情况下坡体的动力响应与破坏机制。试验表明在桩+锚杆共同支护下,桩后边坡坡脚首先发生剪切破坏,当地震动作用增大到一定范围,坡顶出现张拉裂缝,两者贯通时边坡发生越顶破坏;单一桩支护条件下,首先在坡顶出现张拉裂缝,裂缝随着地震动作用增大向下扩展,当同下部剪切滑移带贯通时,边坡失稳破坏。通过坡体裂缝发展过程、位移及加速度监测数据表明,前者的抗震性能显著优于后者;在地震动作用下,边坡破坏是张拉–剪切复合作用的结果。试验研究为双排抗滑桩抗震设计奠定了坚实的基础。     

降雨及桩-隧间距对隧道-滑坡稳定性影响的试验研究

目前对用抗滑桩整治边坡段隧道以及对抗滑桩工作性能的研究较多,但对降雨和桩-隧间距差异对隧道-边坡稳定的影响研究较少。为研究降雨及桩-隧间距对抗滑桩受力及隧道变形的影响,分别采用桩-隧间距为80,160 cm的埋入式抗滑桩布置于滑体主滑段,通过模拟不同强度降雨,以研究降雨及桩-隧间距对隧道变形、抗滑桩桩头变形的影响。试验表明:1)小雨阶段,雨水渗入浅层滑体,桩-隧间距差异对抗滑桩受力分布及桩头位移变化影响不大;2)中—大雨阶段,雨水逐渐渗入到深层滑体,动水压增大,下滑力较快增大,桩-隧间距差异对抗滑桩受力影响较大,较小的桩-隧间距,不利于坡体的稳定。3)从隧道变形曲线来看,隧道山侧应变比河侧应变要大,且桩-隧间距为80 cm的隧道应变比160 cm段的应变大。     

抗滑桩加固黏性土坡变形规律的离心模型试验研究

采用土工离心机及专用振动台,进行了静动力加载条件下抗滑桩加固黏性土坡的离心模型试验。测量了试验过程中边坡的位移场和加速度响应的变化过程以及抗滑桩的位移和应变分布。试验结果表明地震过程中土坡的加速度响应自下而上逐渐增大,震后残余变形的水平分量最值相比震前向坡上部移动。静动力加载过程中,抗滑桩内侧土体存在一个面,其内外两侧的土体位移表现出不同的水平位移变化规律,从而可以将抗滑桩加固土坡划分成4个分别具有不同变形特性的区域;同一高程处桩的水平位移大于内侧土体而小于外侧土体;抗滑桩与土发生较复杂的相互作用,并使得土坡的变形趋于均匀。     

一种分析小桩距抗滑桩加固边坡稳定的新方法

讨论了基于塑性变形理论的桩侧极限侧压力计算公式的适用条件,发现当桩距较小时塑性变形理论不适用,由此分析出实际抗滑力与土坡位移有关,即与边坡稳定安全系数有关。建立了小桩距抗滑桩的侧压力计算公式,结合极限平衡条分法推导了小桩距抗滑桩加固边坡时安全系数的计算公式。结合某泵站工程边坡不同的设桩方案进行了计算,研究结果表明,利用抗滑桩加固边坡时,当桩距较小时采用本文的方法进行分析是合理的。     

新吹填淤泥地基浅层处理试验研究

新吹填淤泥具有超软、超含水率等不利的工程特性,使得其对后期的地基处理提出了很高的要求,结合某新吹填淤泥工程,对取消排水垫层后的浅层地基处理进行了现场试验研究。研究结果表明,在取消排水垫层后,采用浅层处理方法对新吹填淤泥进行处理,可使处理深度范围内的吹填淤泥强度得到明显增长,使新吹填淤泥表层在较短时间内形成了一个很好的硬壳层。     

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.     

滑坡加固系统中沉埋桩的有限元极限分析研究

采用有限元强度折减法，针对一边坡工程实例进行沉埋桩单桩加固边坡的有限元极限分析，研究了桩长、桩位与潜在滑面、边坡的安全系数及桩身内力之间的关系，研究了边坡滑体与滑带强度之间不同的比例关系与桩长、边坡安全系数的关系。研究结果表明，沉埋桩设在合适的位置上采用较短的桩就可使边坡达到设计要求的安全系数，桩身内力也较全长桩降低，表明沉埋抗滑桩具有良好的应用前景，但是也受到边坡次生滑动面的位置、滑体与滑带强度比例以及桩位置等因素的制约。沉埋桩加固边坡设计中若不考虑这些制约因素，有可能导致工程失败。     

Centrifuge model tests on pile-reinforced slopes subjected to drawdown

Piles are generally an effective way to reduce the risk of slope failure. However, previous approaches for slope stability analysis did not consider the effect of the piles coupled with the decrease of the water level (drawdown). In this study, a series of centrifuge model tests was performed to understand the deformation and failure characteristics of slopes reinforced with various pile layouts. In the centrifuge model tests, the pile-reinforced slopes exhibited two typical failure modes under drawdown conditions: across-pile failure and through-pile failure. In the through-pile slope failure, a discontinuous slip surface was observed, implying that the assumption of the slip surface in previous stability analysis methods was unreasonable. The test results showed that drawdown led to instability of the piles in cohesive soil, as the saturated cohesive soil failed to provide sufficient constraint for piles. The slope exhibited progressive failure, from top to bottom, during drawdown. The deformation of the piles was reduced by increasing the embedment depth and row number of piles. In addition, the deformation of soils outside the piles was influenced by the piles and showed a similar distribution shape as the piles, and the similarity degree weakened as the distance from the piles increased. This study also found that the failure mechanism of unreinforced and pile-reinforced slopes induced by drawdown could be described by coupling between the deformation localization and local failure, and it revealed that pile-reinforced slopes could reduce slope deformation localization during drawdown.     

主动侧向受荷桩模型试验与颗粒流数值模拟研究

分别采用室内模型试验与颗粒流数值模拟的方法,对砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩桩周土体在加载过程中的应力和位移的发展变化规律以及桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的位移荷载规律,桩前、桩后土压力的分布和发展规律;并重点通过数字图像无标点量测技术密切关注桩周土体的位移产生和发展变化过程。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载过程中的桩土相互作用过程中应力和位移的发展变化规律,与模型试验的结果进行了对比。给出了砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩较完整的变形和破坏模式及极限土压力分布形式。     

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。