抗滑桩的优化分析

大截面的抗滑桩具有复杂的受力特性,建立了有限元模型,分析了采用单排和双排抗滑桩支挡后的稳定系数和破坏模式,对于单排抗滑桩,以支挡后的稳定系数为目标,确定了边坡的最佳设桩位置和最佳桩顶下沉高度;对于双排桩,两排桩上的推力总和要大于只设前排桩时的推力;当排距较小时,滑坡推力几乎全由后排桩承担,由于后排桩的遮蔽作用,前排桩达不到最佳抗滑效果,随着排距增加,前排桩分担的推力逐渐增加,当达到一定排距后,两排桩完全独立工作,各自承担一部分滑体推力,前后两排桩均达到最佳抗滑效果;并在推力分担、支挡后安全系数的计算基础上,提出了以两排桩的推力和、稳定系数和两排桩承担的推力差为目标,建立了用于双排抗滑桩的多目标优化,优选出了具有多种属性的双排抗滑桩的排距和推力分担。     

抗滑桩的土拱效应研究

针对滑坡治理工程中抗滑桩与土体的相互作用引起的土拱效应对抗滑桩布桩的影响,结合已有的研究成果,对滑坡确定潜在滑动面,计算出滑坡推力,并基于PLAXIS有限元软件对潜在滑坡进行了分析计算,最终确定了此次滑坡工程中抗滑桩设计的最佳桩间距,为实际工程中抗滑桩的设计提供了依据。     

抗滑桩计算的确定性计算模型

现有抗滑桩力学计算模型中锚固段采用弹性地基梁,滑坡推力的大小通过计算确定,这二者都是确定的,而滑坡推力的分布形式则采用某种理想形式,包含较多的不确定因素。以定点剪出稳定性核算为基础,提出滑坡推力分布形式分析计算方法,该法假定自指定点剪出的潜在滑面由坡体中通过指定剪出点的圆弧滑面或部分原滑坡滑面与圆弧面组合而成,按照反力法计算设计滑坡推力,桩前土体考虑设计安全系数并按照相同的方法确定抗力。获得全桩若干点处的计算结果以后,可以得到相邻两点间的坡体压力增量,据此按照自上而下的次序确定桩身坡体压力的分布形式。在此基础上建立的抗滑桩计算模型,各种条件皆可通过计算确定,为一种确定性计算模型。     

崩滑体稳定性计算及防治方法研究

根据崩滑体基本特征和工程地质条件,在考虑各种不同荷载情况下,运用剩余推力法对崩滑体稳定性进行计算和评价,提出了以抗滑桩为主的支挡结构。同时,采用合理的滑坡推力和土体抗力分布形式,考虑传递系数对抗滑桩位置的影响,以此确定合理的设桩点,并结合辅助措施,保证崩滑体的稳定,提高治理效果。     

抗滑桩设计中设计推力的探讨

设计滑坡推力是滑坡治理设计的重要依据。本文通过建立剩余推力法计算滑坡推力的力学模型,给出了在不同荷载作用下的滑坡剩余推力表达式,同时就与设计推力关系密切的安全系数的选用及岩土强度指标c、Φ值的选用两方面进行了探讨,最后对抗滑桩的设计载荷的确定作了比较详细的探讨,考虑了设桩后对桩后土体的反力,给出了确定抗滑桩设计参数的方法。     

滑坡推力在悬臂式双排抗滑桩上的分配

大型滑坡治理工程常采用双排抗滑桩,悬臂式双排抗滑桩就是其中常见的一种型式。首先对悬臂式双排抗滑桩的最优状态进行假定,分析双排抗滑桩的力学传递过程。然后运用土拱理论和极限平衡理论,推导前、后排抗滑桩所承受滑坡推力的计算公式,提出滑坡推力的分配计算方法。最后运用该方法对杭金衢高速公路K103滑坡中的悬臂式双排抗滑桩工程进行计算,理论计算结果与监测结果相对比,证明该方法的正确性和适用性。该计算方法可为悬臂式双排桩的设计提供理论依据。在悬臂式双排抗滑桩的设计中,建议首先进行滑坡推力的分配计算,然后再进行结构设计。     

弹性抗滑桩内力计算的有限差分法

在传统抗滑桩内力计算的悬臂桩法的基础上,将滑动面以上的部分视为定向铰支的悬臂梁,以使滑动面上下位移符合连续性条件,滑动面以下采用地基系数"m"法计算桩身内力,并在此基础上推导了有限差分计算公式。用MATLAB编制了弹性桩全桩的内力计算程序,可用于滑坡推力和桩前剩余抗滑力为梯形、三角形和矩形的情况。     

弹性抗滑桩内力计算的有限差分法

在传统抗滑桩内力计算的悬臂桩法的基础上，将滑动面以上的部分视为定向铰支的悬臂梁，以使滑动面上下位移符合连续性条件，滑动面以下采用地基系数“m”法计算桩身内力，并在此基础上推导了有限差分计算公式。用MATLAB编制了弹性桩全桩的内力计算程序，可用于滑坡推力和桩前剩余抗滑力为梯形、三角形和矩形的情况。同时可得到较好的可视化计算结果。计算结果与工程实际监测值相比，说明了程序有较好地精度与效率。     

现场模拟水平分布式滑坡推力的抗滑桩试验研究

为较真实地揭示全埋式抗滑桩在水平分布式滑坡推力作用下的受力和变形性状,依托福建省浦南(浦城-南平)高速公路金斗山大型滑坡治理的一根工程抗滑桩进行了现场大型推桩试验,利用抗滑桩施工现场自行设计的试验槽,通过5台液压油泵控制5排共计10个千斤顶对该桩分别近似按三角形、矩形、抛物线形施加水平分布荷载,以模拟滑坡推力的可能分布形式,实测了抗滑桩的内力和变形。试验结果表明:对于设置在滑坡体某级平台上的全埋式抗滑桩,为大截面人工挖孔桩施工安全而构筑的桩顶钢筋混凝土挡土护墙和桩身护壁可显著减小桩身最大正弯矩,有利于提高抗滑桩的实际承载力,如能在现行设计中考虑这些积极因素,将使抗滑桩的设计更为科学合理;当作用在抗滑桩上的滑坡推力较小,滑动面较浅时,因不同分布形式的合力作用点位置变化不大,使桩身锚固段弯矩的变化不大,因而在设计计算中对滑坡推力分布形式假定的不同,对结果的影响不大。     

埋入式双排抗滑桩滑坡推力分配研究

目前，双排桩在滑坡治理中已有采用，在设计计算中，一般采取一些缺乏试验验证的假定（如假定前排桩承担的滑坡推力与它承受水平荷载的能力相当）进行治理工程防护设计。但对于滑坡推力在两排桩之间如何分配，相关的研究报道还比较少。从理论上分析了双排桩的结构和受力特点，并结合工程实例，对双排桩之间的滑坡推力分配进行了应用研究。研究结果表明，双排桩可视为受水平力作用的刚架，并以后排桩桩后土体作为研究对象，运用结构力学的有关理论，推导了相应的弯矩计算公式，探讨了不同分布形式的滑坡推力在两排桩上的分配问题。工程实例表明，计算结果符合理论分析得出的规律。     

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.     

集约式微型桩群水平承载性能试验研究

 对矩形布置的集约式微型桩群支护体系采用分级加载的方法,进行水平荷载原型试验及数值计算,研究滑坡推力作用下集约式微型桩群抗滑作用机制,并分析桩间土体参数、桩身强度、桩排间距等设计参数变化对桩群水平承载性能影响的敏感程度。结果表明,在滑体介质为粉质黏土的地层中,当滑坡推力超过某一定值时前排桩才会发挥支挡作用,桩群前方土压力峰值的位置深于桩群内部,微型桩群与土体水平荷载分担比约为7：3;控制最佳排间距,相比优化其他设计参数对提高集约式微型桩群水平承载力、减小桩顶位移效果明显。试验成果为深入分析集约式微型桩群的抗滑机制和优化工程设计提供了参考。     

抗滑桩设计推力的等效挠度确定方法

在剩余下滑力的基础上,先提出对桩前滑体进行稳定性分析,并求出各种工况下使末端滑块剩余下滑力为0或趋近于0的推力值;再利用桩身的挠度变化提出等效挠度理论,将桩前抗力与剩余下滑力差值通过等效挠度建立关系式,求出桩的设计推力。利用本文的等效挠度理论计算的推力值,不仅符合力学依据,而且通过工程实例计算发现数值与其他文献所用经验确定的数值相近,该理论可用于指导抗滑桩的设计及应用。     

根据应力场和位移场判断滑坡的破坏类型及最优加固位置确定

 滑坡的类型通常有推移式、牵引式和复合式。基于数值分析方法结合变模量弹塑性强度折减法,可以得到滑坡体的应力场和位移场。根据数值分析结果,发现推移式滑坡的上部位移和应力水平高于下部,而牵引式滑坡的下部位移和应力水平大于上部,复合式滑坡则是推移式和牵引式的组合,从而可以根据应力场和位移场较明确地确定滑坡体的滑坡类型。通过假设采用抗滑桩加固滑坡体,设定抗滑桩处于不同的位置,研究其安全系数大小与坡体应力场和位移场的关系,发现当抗滑桩置于应力水平和位移较大的部位时可以获得较大的安全系数,因而推移式滑坡的最优加固位置在坡体上部,牵引式滑坡的最优加固位置在坡体下部,复合型滑坡的最优位置在坡内应力水平和位移较大的部位。因此,可以根据数值分析得到的应力场和位移场确定滑坡的最优加固位置,为工程处理提供较明确的合理加固位置,对指导滑坡处理有较好的意义。最后通过对几个典型滑坡的计算分析,验证该方法的合理性和可行性。     

双排抗滑桩的推力分担及优化设计

 大截面的双排抗滑桩具有复杂的受力特性。建立有限元模型,分析不同排距下双排桩对推力的分担,分析结果显示：双排桩上的推力总和要大于只设前排桩时的推力;当排距较小时,滑坡推力几乎全由后排桩承担,由于后排桩的遮蔽作用,前排桩达不到最佳抗滑效果,随着排距增加,前排桩分担的推力逐渐增加,当达到一定排距后,双排桩完全独立工作,各自承担一部分滑体,前后双排桩均达到最佳抗滑效果;并在推力分担、支挡后稳定系数的计算基础上,提出以双排桩的推力和、稳定系数和双排桩承担的推力差为目标,建立用于双排抗滑桩的多目标优化,优选出具有多种属性的双排抗滑桩的排距和推力分担。     

变刚度悬臂式双排抗滑桩水平推桩模型试验研究

双排抗滑桩常用于加固大型滑坡,其中悬臂式双排抗滑桩由于施工便利,受到工程界广泛重视。已有研究表明,后排桩承受的滑坡推力大于前排桩,是困扰设计的重要问题。文章借鉴变刚度调平设计原理,通过改变前后排桩间距实现前后排桩刚度的调整,设计了变刚度悬臂式双排抗滑桩支护形式,并进行了室内水平推桩模型试验,得到桩顶及坡顶位移、桩身弯矩以及滑体内土压力分布。结果表明：水平推桩模式下,桩顶位移和桩身弯矩随荷载增大而增大,模型边坡沿着滑动面破坏,根据桩顶的荷载-位移曲线,双排桩在推力作用下的发展过程被划分为三个阶段;适度增大前排桩的桩间距并不会明显降低双排抗滑桩的临界荷载;采用变刚度调平设计悬臂式双排抗滑桩,前排作用被充分调动,前后排最大弯矩差值变小;双排抗滑桩存在明显的三维土拱效应,在推力方向上被划分为后排桩后土拱效应、桩排间土拱效应、前排桩前土拱效应,在深度方向上,滑体中部土拱效应与滑体下部有所不同;适度扩大前排桩的间距,桩排间土体保持稳定,未见土体绕流现象,桩排间土拱效应作用明显。     

台阶式重载厂房下滑坡体治理优化设计方法研究

 针对某钨矿须在滑坡体上建设台阶式重载厂房的问题,基于选厂建设与滑坡治理相结合的思路,利用4排悬臂式抗滑桩作为滑体支挡结构,同时兼做选厂内台阶挡土墙基础和选厂厂房基础,充分发挥承载抗滑桩阻滑和承重的双重作用,提出台阶式重载厂房下滑坡体治理优化设计方法。依据传递系数法推导得出考虑上部厂房荷载条件下多排承载抗滑桩抗力分配计算方法,并在此基础上进行钨选厂滑坡推力分配计算和承载抗滑桩结构优化设计研究。有限元法计算结果和基于本文优化设计方案的滑坡体长期监测数据,验证了多排承载抗滑桩抗力分配计算方法和该钨矿滑坡体治理优化设计方法的合理性和适用性。针对现行规范在多排承载抗滑桩抗力分配计算方法上的空白,提出了相应的补充意见。为保证滑坡体上部厂房长期稳定前提下进行滑坡体治理提供了有益的设计思路,也为类似工程的滑坡体治理和厂房等建筑物建设提供了借鉴和参考。     

滑坡治理中抗滑桩设计推力计算探讨

滑坡推力是滑坡治理设计的重要依据。通过建立剩余推力法计算滑坡推力的力学模型,给出了在不同荷载作用下的滑坡剩余推力表达式;同时,深入探讨了抗滑桩设计推力的计算方法,该方法可用于指导抗滑桩的设计及应用。