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.     

用有限元强度折减法求滑(边)坡支挡结构的内力

滑(边)坡体的破坏属于破坏力学范畴，当滑面上每点都达到极限应力和极限应变状态时，材料进入破坏，此时岩土体抗剪强度得到充分发挥，这就是破坏力学中的破坏准则。通常当有支挡结构与岩土介质共同作用时，滑面上土体一般不处于极限平衡状态，而可能处于弹性平衡或者局部塑性极限平衡状态。这种受力状态不足设计情况下的受力状态。多年来，岩土工程设计一直采用极限状态设计方法，即传统方法中计算得到的支挡结构上的岩土侧压力是在坡体整体破坏且岩土体强度充分发挥时的岩土侧压力，也就是土体处于极限平衡状态且支挡结构有充分位移时作用在支挡结构上的岩土压力，按此设计既能保证坡体安全，又能最大限度地节省经费。因此，采用有限元强度折减法来考虑岩土介质与支挡结构的共同作用时也应遵循这一原则，即要求作用在支挡结构上的岩土侧压力与传统方法计算得到的岩土侧压力大体相当，在此条件下根据岩土介质与支挡结构的共同作用米确定支挡结构的内力。按照此原则，采用有限元强度折减法，不但得到了滑坡推力的大小和分布，而且通过有限元桩-土共同作用模型计算得到了抗滑桩的弯矩和剪力，并与传统方法进行了比较。算例表明采用有限元强度折减法来计算抗滑桩的内力是可行的，该方法增火了支挡结构设计的可靠性和经济性。     

考虑地震作用的边坡抗滑桩滑坡推力分布研究

在边坡抗滑抗震的抗滑桩设计中,为解决抗滑桩滑坡推力分布问题,文章探究了考虑地震作用的边坡抗滑桩滑坡推力分布。以某震后沿线边坡工程为例,以砂石作为滑体基础材料设计模型地质力模型,布设加速度及土压力响应传感器以及时捕捉震动情况,生成输入波形的时程曲线。当滑动的数值发生改变时,计算极限平衡状态获得滑坡推力值,进而实现边坡抗滑桩滑坡推力分布研究。抗滑桩背地层推力分布特征测试结果表明,抗滑桩对桩背岩土体的挤压作用位于距离桩顶10m以下;桩位变化对抗滑桩加固下滑推力分布测试结果表明,在抗滑桩和桩基之间的距离为5m时会产生较大变形量和水平位移。     

顶管沉井施工引起的桩土变形之数值模拟

以广东省佛山市顺德区一处输变电工程为例,建立以加固旋喷桩作为沉井周围加固体的ABAQUS软件计算模型进行运算,并对小型顶管井在顶管施工前后旋喷桩体与周围土体内力变化与位移进行有限元计算分析。揭示小尺寸电力沉井在穿越分层土体并施加顶推力之后的墙体变形,以及土的三维破坏变形分布规律,结论如下：在不同顶进力作用下,主动区最大位移出现位置较为一致,而被动区土和桩位移变化较大,但在到达土体极限状态甚至超过土体极限状态时,土体和桩体在顶力施加范围位移很大,桩身容易受损破坏。当桩体穿越两层土体时,在两层交界面有应力突变,加载区的应力形成开口葫芦型。低顶推力时内力分布较为均匀,但随着顶推力不断增大,主要承力部分则变成被动区桩体;当顶推力达到一定限度后,被动沉降区稳定发展,向上位移区域扩张迅速,导致表层土体隆起严重。主动区由于有旋喷桩体支撑,受到顶力后土体拉裂程度小,说明旋喷桩的设置极大地改善了土体性能,能有效地防止主动区土体的开裂。     

传递系数法在滑坡治理削坡方案设计中的应用

 削坡减载设计的关键在于何处削坡使得削坡方案最为经济而又达到预期稳定效果,在工程实践中,一般采用不平衡推力法计算滑坡条块的下滑力和剩余下滑力,依据剪出口剩余下滑力小于或等于0这一条件来搜索最优的削坡规模及位置,一般情况下计算工作量较大。针对此问题,利用传递系数法思想,引入剩余抗滑力概念,逆向计算各条块的剩余抗滑力,不需进行优化搜索即可根据剩余抗滑力得到最优条件下削坡规模及位置,概念简单,计算方便。计算过程概括如下：根据预期安全系数从最后一个条块出发,逆向计算各条块的剩余抗滑力,剩余抗滑力依次在条块间向上传递,当剩余抗滑力为负值时,下一轮计算取为0,直到算出所有条块的剩余抗滑力,剩余抗滑力为负值的条块即为应削坡的条块,条块剩余抗滑力的负值即为应消除的荷载。     

悬臂式板桩墙的转动

岩土工程中常用悬臂式板桩墙支挡中等高度填土，并通过作用于板桩墙两侧的土压力使力和弯矩达到平衡。悬臂式板桩墙通过绕靠近底部的支点转动，产生主动土压力和被动土压力，过去常用迭代算法、离心试验或者有限元分析确定支点位置。本文基于最小弯矩比，提出确定支点位置的新方法，对粘性土和无粘性土均适用。该方法中弯矩平衡确定支点位置，静力平衡可以自动满足；确定的支点位置与离心试验和室内实验结果十分接近；并可预测板桩墙极限平衡所需的填土抗剪强度，该强度与剪应变有关，因此也和挡墙变形有关，文中用该法预测的挡墙变形与试验实测结果一致。     

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。     

柔性桩黏性土的非极限主动土压力

以柔性桩支护的黏性土基坑边坡为研究对象,考虑桩后土拱效应、非极限状态下桩土内摩擦角和黏聚力发挥值、桩后土体内摩擦角和黏聚力发挥值的影响,从黏性土应力莫尔圆出发,采用微层分析法建立静力平衡,搜索桩后土体潜在滑动面,推导柔性桩黏性土的非极限主动土压力计算式。通过实例计算对比分析了本文计算理论与经典Rankine计算理论,本文计算方法计算得到的主动土压力大于Rankine计算值,合力作用位置高于Rankine计算值,潜在滑动面范围小于Rankine极限状态滑动面。     

抗滑桩加固滑坡设计方法及其在某顺层滑坡应用

通过对抗滑桩设计理论方法和计算步骤的简要介绍,建立抗滑桩的简化力学模型,让初学者对抗滑桩的划分类型、设计要求、不同情况下采取何种计算方法等知识有了简要的认识。然后以宜万铁路巴东车站段的一处大型滑坡为例,利用极限平衡理论,采用传递系数法,计算出滑坡推力和桩前剩余抗滑力。采用悬臂桩计算法,将抗滑桩定性为弹性桩,对其按受荷段和锚固段分别处理,对抗滑桩进行了计算与设计。给出了抗滑桩的设计意见。     

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。     

微型抗滑桩双排单桩与组合桩抗滑特性研究

 通过3组大型模型试验,研究微型抗滑桩双排单桩与组合桩在加固边坡时的抗滑特性。边坡位移监测结果表明,微型抗滑桩能提供较大的抗滑力,降低变形速率,对边坡有较好的加固效果;组合桩加固效果更佳,较单桩抗滑力提高6.8%。桩体破坏有3种形式：桩体弯曲、桩土脱空、桩体断裂;双排单桩裂纹倾角较大,为65.7°,呈弯–拉破坏;组合桩裂纹倾角为33.9°,呈拉–剪破坏;后桩裂纹宽度较前桩大。双排单桩桩体自由段土压力沿桩身呈“S”型分布;后桩承受土压力大于前桩,前后桩最大土压力之比为0.53∶1～0.50∶1;桩前滑面层位存在桩土脱空区,土压力最大值在滑移面上10%桩长附近;桩体嵌固段土压力在下滑力较小时呈倒三角形分布;当土压力较大时呈矩形分布。组合桩由于连梁作用,前桩桩顶产生较大的正弯矩,桩身最大负弯矩出现在滑面附近,前后桩最大负弯矩之比为0.67∶1～0.80∶1。     

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。     

抗滑桩支护边坡稳定性分析的改进Bishop法研究

为评价抗滑桩加固边坡的稳定性，基于Bishop法，假定条间力、抗滑力的方向以及作用点，建立抗滑桩支护边坡的力学分析模型，确定抗滑桩的下滑力和安全系数表达式，探讨了安全系数与桩位、抗滑力的关系。分析表明：Bishop法边坡稳定性分析的改进模型得到的结果与其余算法较为接近，表明改进方法具有可行性和适用性；计算的下滑力与其余方法得到的结果误差在3%以内，表明所建立的抗滑桩支护边坡分析模型计算精度较好且合理；抗滑桩设置在坡面中部区域时，桩体的抗滑稳定作用得到充分发挥，且安全系数随着抗力的增大而线性增大。     

基坑支护结构强度和变形分析与计算的基本方法

基坑工程是一个有很强时代特点的岩土工程课题,主要包括基坑围护体系设计与施工和土方开挖。目前经常采用的主要基坑支护形式有:水泥土搅拌桩围护(采用重力式挡墙,不加支撑)、排桩围护加内支撑(或土锚)、地下连续墙围护加内支撑(或土锚)、土钉墙支护、SMW工法等。对于各种基坑的支护形式,按受力特点可将它们分成四类:悬臂式支护结构、单(多)支点支护结构、重力式支护结构和拱状支护结构。分析与计算它们的内力、变形的基本方法主要有三种:极限平衡法、土抗力法和有限元分析法。     

不平衡推力法的弹塑性有限元改进

结合杭金衢高速公路K111碎石土滑坡工程实例,研究如何使极限平衡法与有限元法有机结合应用于边坡稳定性计算和分析中,以及碎石土边坡稳定性系数与滑动面抗剪强度发挥程度的关系。研究结果表明,可以采用弹塑性有限元边坡稳定性极限分析法,得到边坡接近破坏状态时滑坡体的塑性变形破坏区,然后据此确定边坡的滑动面;通过野外工程地质勘探揭示,该法确定的潜在滑动面与实际滑动面基本相符;可根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面带上不同抗剪强度取值段,采用全面考虑滑面上岩土体抗剪强度不同发挥程度的不平衡推力法计算碎石土边坡的稳定性系数;采用该方法进行碎石土边坡稳定性分析能更加真实地反映边坡所处的实际状态。     

抗滑桩治理效果影响因素的数值分析

抗滑桩治理滑坡具有抗滑能力大、支挡效果好、对滑坡扰动性小、施工安全、设桩位置比较灵活、以及能及时增加滑体抗滑力保证滑坡的稳定等优点,因此得到了广泛应用;但是其计算方法落后于工程实践,传统计算方法不能考虑桩土之间的共同作用,除能计算桩推力外,其他一些有用的设计参数都无法准确计算。该文基于有限元强度折减法,通过桩土接触面性状的模拟,充分考虑桩土之间的共同作用,并对影响抗滑桩治理效果的诸多因素,如:设桩位置、嵌岩深度、桩长、桩间距等进行了分析,为抗滑桩的设计与工程应用提供了一定依据。     

单江混凝土拱坝坝肩向斜结构抗滑稳定计算分析

单江拱坝右坝肩存在一个向斜岩体结构,在拱坝推力作用下,有可能滑动破坏.利用有限元计算坝基、坝肩的渗流场以及拱坝传递到坝肩的推力,在此基础上利用三维极限抗滑稳定计算方法,计算在各种工况情况下,向斜结构的抗滑稳定安全系数;并利用锚索对滑动体进行加固,计算满足规范要求的抗滑稳定安全系数所需要的锚索数量,以及计算分析锚索施加角度对抗滑稳定的影响.所得结果为该向斜岩体结构的抗滑设计提供了理论依据.     

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。     

砂岩地层变截面桩抗拔承载特性现场试验研究

为研究砂岩地层变截面桩抗拔承载特性,本文对变截面桩和等截面桩进行了现场静载荷试验,分析比较了两种桩型的侧阻力与轴力作用特征,并将试验结果与规范计算值进行了比较。结果表明：变截面桩的抗拔承载特性与等截面桩相似,其桩身侧阻力值主要受岩土体性质的影响,与桩径无关,但是桩径和桩长的增加能有效提高桩基极限抗拔承载力。受地层变化和应力集中影响,变截面桩桩身变形量增大,桩与岩土体相对位移增大,侧阻力充分发挥,故在变截面处桩身轴力和侧阻力急剧变化。采用规范方法计算变截面桩和等截面桩的极限抗拔承载力,计算值分别为试验值的29.6%～38.8%和29.5%～65.5%,说明规范方法偏于保守。     

基坑锚杆支护破裂面模式分析

简要分析了目前工程上基坑锚杆设计中的滑裂面模式。并从岩土锚杆实际受力状态出发，根据下滑力与抗滑力平衡，较精确地推导了锚杆稳定分析中破裂面倾角形式。与传统的朗肯土压力理论破裂面形式进行了对比，对基坑计算中锚杆的设计计算具有一定的指导意义。