大理西站支护边坡振动台试验及数值模拟

以云南省大理西站支护边坡工程为依托,开展边坡振动台试验和数值分析,得到双排抗滑桩的弯矩、锚杆轴力、坡面加速度响应规律及边坡的最终破坏情况. 试验表明：坡面加速度响应规律与测点相对位置有关,测点相对位置越高,加速度响应越明显;坡体裂缝影响岩土体动力特性,在裂缝出现后坡体加速度响应规律会发生显著变化;在地震下抗滑桩弯矩分布接近抛物线形状,弯矩的最大值靠近岩土分界线的下方,抗滑桩弯矩随输入地震波幅值增大成非线性增长;锚杆在4 m/s²地震峰值时刻的动轴向力大于静轴向力的3倍,地震作用是锚杆受力大小的决定因素;由于锚杆的作用,边坡的最终破坏面位于边坡2#的深部,此破裂面位置由边坡2#的中上部土体的滑移破坏与下部土体的越顶破坏组成.     

抗滑桩加固边坡稳定性3维极限上限拓展分析

抗滑桩作为常用的边坡加固手段,被广泛应用于工程实践中,其影响下的边坡稳定性分析,具有较高的理论和实践价值。采用极限分析上限法,通过引进参数拓展了边坡3维计算模型,建立了内外功率平衡的边坡安全系数计算框架,并通过优化计算得到一定参数条件下边坡的安全系数上限解和最危险破坏机构形状。在此基础上,分析了抗滑桩加固后边坡破坏模式和稳定性受抗滑桩位置、桩距、坡角、机构限宽等参数的影响规律,并讨论了不同参数条件下破坏面形状的变化规律和边坡稳定性变化的内在机理。结果表明：最安全抗滑桩位置不受机构限宽影响,位于坡面中点与坡顶间的某一位置;当机构限宽较小且抗滑桩位置靠近坡趾时,边坡破坏面通过坡面。抗滑桩位置距离坡趾越远,破坏面越靠近坡面且曲率越大。当桩距较小时,边坡倾向于在抗滑桩位置上方发生次级滑动;边坡整体安全系数随桩距的增大而降低。随着机构限宽的增大,边坡安全系数逐渐降低,并逐渐接近2维破坏机构的安全系数。边坡破坏机构随桩距和机构限宽的增大而增厚。当坡角较小时,边坡破坏面通过坡趾下方。本文方法不仅对边坡破坏机构类型的拓展具有理论意义,而且实现了计算结果的进一步优化。     

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。     

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.     

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。     

Three-dimensional analysis of slopes reinforced with piles

Based on the upper bound of limit analysis, the plane-strain analysis of the slopes reinforced with a row of piles to the 3D case was extended. A 3D rotational failure mechanism was adopted to yield the upper bound of the factor of safety. Parametric studies were carried out to explore the end effects of the slope failures and the effects of the pile location and diameter on the safety of the reinforced slopes. The results demonstrate that the end effects nearly have no effects on the most suitable location of the installed piles but have significant influence on the safety of the slopes. For a slope constrained to a narrow width, the slope becomes more stable owing to the contribution of the end effects. When the slope is reinforced with a row of piles in small space between piles, the effects of group piles are significant for evaluating the safety of slopes. The presented method is more appropriate for assessing the stability of slopes reinforced with piles and can be also utilized in the design of plies stabilizing the unstable slopes.     

强震下抗滑桩加固边坡土体的稳定机制及动力响应探讨

运用ABAQUS有限元软件,建立有桩和无桩2种均质土质边坡模型,采用Newmark-β方法对在强震下的有桩和无桩2种情况的边坡进行时程分析,得到了2种情况下边坡速度、加速度和位移等方面的响应,经过对比分析,得出抗滑桩提高边坡稳定性的机理。结果表明,边坡在某一方向地震波作用下,有无抗滑桩的边坡动力响应有一定差别：速度和加速度方面,2者结果相差不大;位移方面,无抗滑桩的边坡位移明显大于有抗滑桩的边坡位移。由此可见抗滑桩在提高边坡位移稳定性方面起到了很大的作用。本文可为实际工程中边坡的加固设计提供一定的理论依据．     

岩质边坡锚杆框架梁加固的有限元分析

针对石家庄至武汉铁路客运专线岩质边坡,采用有限元数值计算方法分析了锚杆（索）框架梁加固岩质边坡的受力情况.得到了边坡位移场和应力场分布规律和锚杆（索）轴向力的大小.计算结果表明：实际工程中采用锚杆、预应力锚索加抗滑桩这种新型的复合式支护结构能有效地限制边坡的水平位移,提高边坡的稳定性,锚索的布置和预应力设计值大小显著影响坡体内部的位移及应力场分布,研究结论对岩质边坡的工程设计具有一定的借鉴意义.     

某高速公路边坡稳定性分析及治理

某高速公路在路基开挖后,公路左边坡存在局部滑塌问题.对该边坡进行稳定性分析,发现非滑塌区边坡处于非稳定状态.针对滑塌区和非滑塌区提出了不同的治理措施.对于滑塌区采用的治理方式为锚杆(索)+格构,并在二级马道外边设置抗滑桩;非滑塌区采用锚杆+格构的方式.然后,对治理后的边坡稳定性进行分析,结果显示治理措施合理.     

基于地基系数法的桩前土体抗力计算公式推导

针对现有抗滑桩桩前土体抗力计算方法的缺陷与不足,基于地基系数法推导了滑面边界条件为固定端和铰支端情况下的抗滑桩桩前土体抗力计算公式.为验证该公式的合理性与正确性,采用MIDAS GTS NX有限元软件建立了三维有限元边坡支护模型,并结合工程实例与现有计算方法相比较.结果表明,所推导出的计算公式能较精确地计算抗滑桩桩前土体抗力,从而得出更准确的桩身内力大小,降低了工程造价,在理论与工程实践中均有较好的借鉴价值.     

变电站边坡治理工程抗滑桩施工安全措施探析

抗滑桩成为滑坡治理施工简单、快速而又行之有效的方法之一,但存在较多的安全问题.本文就220kV 变电站边坡治理工程在抗滑桩施工中遇到的安全问题及其应对措施进行分析,探讨施工安全措施.     

加筋土坡地震稳定性的拟动力分析

研究加筋土坡在地震惯性力影响下的稳定问题。采用拟动力的方法表示作用在土坡滑动体上的水平与竖直地震惯性力。由于研究对象为加筋的土坡,所以引入水平条分法来研究加筋土坡的筋材拉力,并通过公式推导,设置算例研究土坡坡角、土体内摩擦角、地震加速度系数等因素对加筋效果的影响。结果表明:加筋拉力随地震加速度系数(k_h =0.0、0.15、0.3)的增大而增大,随土坡坡角(60°~90°)增大而增大,随土体内摩擦角增大而减小。       

秦巴山区某填方边坡加筋土挡墙破坏机理研究

针对秦巴山区某填方边坡路基加筋土挡墙垮塌导致的坡顶道路围栏垮塌、坡脚房屋受损等问题。现场调查查明了加筋土挡墙的破坏特征，结合数值模拟对加筋土挡墙破坏的诱发因素和形成过程进行了综合分析。结果表明：加筋土挡墙的破坏特征主要为：面板发生大面积垮塌，其后的加筋填料仍保持较好的整体稳定性；加筋土挡墙面板垮塌破坏主要是由于填方边坡阻隔了原始排水通道，支挡结构中的"抗滑桩-挡土板-加筋土挡墙面板"形成相对隔水边界，连续降雨和居民生活用水入渗后无法及时排出，从而引起地下水位升高，静水压力增大所致。加筋土挡墙破坏的形成过程为：静水压力增加—底部面板拉筋连接破坏—中上部面板受力增大—面板整体破坏。     

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.     

库水位周期波动对抗滑桩加固效果影响研究

以安康水库东岸马家坡滑坡为研究对象,采用现场调查、室内试验、数值模拟等方法,对比分析了岩土体物理力学性质在不同饱水-失水循环次数下的劣化趋势,验证支护设计的合理性及安全性,研究水库水位周期性波动对于抗滑桩加固效果的影响。得出主要结论如下:(1)滑体及滑带的主要成分即强风化千枚岩在饱水-失水循环条件下,物理力学性质产生明显的劣化现象,呈现出先快速下降后缓慢下降的趋势;(2)坡体中前部设置抗滑桩后,坡体稳定性有了较大的提高,但随着水位变化次数增多,抗滑桩的加固效果不断弱化,且弱化速度为先快后缓;(3)随着水位循环次数的增加,位移及塑性应变带逐渐后移至滑坡后缘处,滑带处桩身受到的作用力最大且其值缓慢增大。     

微型桩单桩抗弯承载力计算公式的推导及验证

在微型桩加固边坡工程中,桩体的抗弯承载力是评价边坡稳定性的重要指标。因此,提出了微型桩等效刚度的计算方法,基于混凝土钢管桩抗弯承载力公式,并考虑受压区水泥砂浆体的影响,推导了两种不同配筋截面类型微型桩的抗弯承载力计算公式。最后,通过三点加载的数值试验获得了加载过程中微型桩的受力状态以及应力分布情况,并得到了微型桩受荷的荷载-挠度曲线,验证了微型桩抗弯承载力计算公式。结果表明,数值试验的结果与抗弯承载力计算公式计算的结果接近,且相对偏安全,满足工程要求。     

G4216仁沐新高速公路新市互通区巨型滑坡处治方案

G4216线仁寿经沐川至新市高速公路止点发育多处巨型滑坡,且新市镇作为仁沐新高速、宜新高速、新金高速、串新高速等4条高速公路转换的重要结点,有设落地互通的需求;因此给新市互通区的工程防护、处治设计提出了巨大挑战。在室内试验结合工程现状反算的基础上综合确定滑带土力学参数,再通过滑坡剩余推力计算,得到主滑断面最大剩余下滑力为16 720 kN/m,远超支挡结构提供的极限抗滑强度。结合互通区构造物设计、路基标高、滑坡推力等因素确定了分区处治方案:清方减载实现整体稳定;前缘设桩加固次级滑面;后缘设锚杆(索)加固清方形成的高边坡;采用小截面抗滑桩支挡顶部中小型滑坡;结合坡面截排水措施共同防护。     

锚拉抗滑桩有限元计算及截面形状研究

抗滑桩广泛应用于边坡工程中,是较好的传统滑体加固方式,近年来,预应力锚杆抗滑桩应用越来越多.假定桩侧土压力和埋深、桩身变形成线性关系,用有限杆单元法对预应力锚杆抗滑桩进行了分析.分析表明预应力锚杆可明显改善抗滑桩受力性能,桩体倾斜、桩径等因素对抗滑桩受力性能有一定影响.因桩截面尺寸对受力性能和造价影响显著,因此必须综合考虑各种因素.选取合适抗滑桩界面尺寸,既保证边坡安全又经济.     

浅埋偏压隧道边坡稳定性分析

基于有限元软件建立三维弹塑性模型，依托某隧道边坡工程，探讨了"锚杆+抗滑桩"联合支护参数对边坡稳定安全系数以及最大剪应变的影响，进而得到最佳支护方案。通过现场监测结合数值模拟，对比了有无该支护方案下边坡及隧道的围岩变形特征，利用抗滑桩应力与锚杆轴力的分布特征，再次明确该方案的支护效应。结果表明：最佳支护方案为方案A （抗滑桩14 m、锚杆14 m），支护后的边坡安全系数显著提高，抗滑桩与锚杆相比对边坡的安全系数影响更大；相较于无加固工况，联合支护下边坡的水平位移与竖直位移显著降低，土体变形区范围明显缩小；抗滑桩体主要承受压应力，最大值出现在桩中部，总体呈现"中端大，上下两端小"的分布模式；锚杆轴力随着锚固深度增加呈现线性减少趋势；隧道变形实测数据与数值模拟结果基本吻合，联合支护方案对控制隧道变形有显著效果。     

岫岩小虎岭破碎带边坡稳定性分析

以岫岩小虎岭工程边坡为例,为了评价和研究含破碎带的岩质高边坡稳定性及抗滑桩加固效果。通过现场大型直剪试验和室内试验获得计算参数,基于数值模拟采用有限元强度折减法分析其稳定性并获得安全系数。结果表明破碎带是影响边坡稳定的主要原因,边坡塑性贯通区与破碎带形状一致;自然状态下安全系数为1.01,属欠稳定坡,采用抗滑桩加固后安全系数提高至1.72;安全系数在一定范围内随破碎带土体的c、φ值的增大而增大。