非线性优化理论在抗滑桩设计中的应用

利用非线性优化理论,建立了抗滑桩优化设计模型。在现有抗滑桩优化设计研究的基础上,利用Matlab优化工具箱Fmincon函数,实现了抗滑桩设计的优化。云南省祥临二级公路的边坡抗滑桩优化设计结果表明:比原始的设计方案优化19.69%,大大地节省了设计成本。同时应用过程充分体现了Matlab优化工具箱的方便快捷等特点。     

锚索抗滑桩系统内力变形研究

在对锚索抗滑桩系统内锚索与抗滑桩受力状态综合分析的基础上，认为锚索的拉伸变形对锚索抗滑桩系统的内力及变形存在一定影响，基于锚索与抗滑桩的变形协调原理，提出了锚索拉力及其变形的计算方法，推导了抗滑桩桩身位移和内力的计算公式，并将该方法用于工程实例分析。通过与其他方法比较，说明使用该方法计算锚索抗滑桩的合理性和经济价值，并分析了锚索变形以及拉力大小对锚索抗滑桩系统内力变形的影响，所得结果已得到后期模型试验的数据支持。     

渐进式滑坡锚索抗滑桩预应力张拉值计算

依据渐进式滑坡蠕变特点，现有锚索抗滑桩计算模型针对渐进式滑坡桩–锚–土三者相互作用过程考虑较少。针对这一问题，将渐进式滑坡缓慢失稳的变形特征和预应力锚索抗滑桩从空载到满载动态工作过程相结合，利用Winkler弹性地基梁理论，优化了锚索抗滑桩桩–锚变形协调条件，考虑桩后土压力渐进变化过程，构建不同工况桩–锚–土协同工作的计算模型，推导了预应力锚索抗滑桩施工阶段初张拉值的计算方法。结合工程算例和有限元软件数值模拟结果，为获取较高精度的计算数值，采用MATLAB软件编译程序进行计算分析。结果表明：1）渐进式滑坡“稳定–蠕动–失稳”阶段性变形特点决定了预应力锚索抗滑桩“空载–加载–满载”三阶段桩–锚动态内力变形过程，明确了各阶段桩后可能存在的土压力模型，单纯进行满载阶段锚索拉力设计不符合渐进式滑坡实际作用机理，进一步证明施工阶段锚索预应力张拉值设计的重要性；2）渐进式滑坡推力由尚未产生的初始空载阶段至完全作用的满载阶段，两阶段并非互相独立存在，二者通过桩–锚变形协调条件相互作用，表明了施工阶段抗滑桩预应力张拉力值大小受满载阶段桩锚内力及变形大小的影响；3）依据渐进式滑坡锚索抗滑桩动态内力变形过程，保证抗滑桩受荷段和锚固段内力大小均衡相等，优化了满载阶段全桩弯矩平衡设计原则，确立了以静止土压力作为施工阶段预应力张拉值设计标准，对比表明，此计算方法优于其余4种现有算法，同时有限元数值模拟结果与本文算法贴合度较高，进一步验证了此计算方法的合理性和可靠性。研究成果可为渐进式滑坡中预应力锚索抗滑桩的设计计算和施工提供技术指导。     

三峡库区滑坡治理工程中抗滑桩综合优化研究

根据滑坡推力分布特点,提出了不等桩间距布设原则。结合抗滑桩桩间距模型的研究、截面尺寸优化研究和锚固比研究的相关成果,在满足安全系数设计要求的前提下实现工程造价最小化的优化目标的前提下,建立了考虑桩截面宽度、截面高度、桩间距和锚固比各参数的优化求解模型,采用黄金分割优化算法和计算机编程,为抗滑桩设计提供了一个综合优化研究方案。结合三峡库区工程实例应用,表明该综合优化方案具有显著的经济效益。     

空间弧形抗滑桩支护结构模型试验及参数分析

为充分利用边坡滑体周围的稳定土体，改善抗滑桩受力状态，本文通过室内模型试验，对空间弧形抗滑桩支护结构的受力状态、荷载传递规律和桩前土压力进行分析；并建立有限元模型，考虑冠梁刚度和桩位对抗滑桩受力状态和边坡整体稳定性的影响。结果表明：在整个支护结构中，冠梁可约束抗滑桩，改善抗滑桩受力状态，协调桩间位移，并将荷载向两侧桩体传递；通过增大冠梁刚度可进一步改善桩体受力状态，但无法进一步约束桩顶位移；边桩桩前土压力最大，其峰值是其他桩体土压力峰值的2倍以上，沿桩身高度不断增大，抗滑结构中的边桩位于坡脚时，可最大程度利用稳定土体的抗力，边坡整体稳定性最强。研究结果可为滑坡的治理方法以及抗滑桩支护结构的优化提供一种基本可行的新思路。     

抗滑桩在滑坡治理中的应用

对我国在滑坡治理方面涌现的一系列抗滑桩类型加以比较和分析，了解不同类型抗滑桩的优缺点及它们在滑坡治理中的合理应用，介绍了几种新的抗滑桩类型及其应用前景。     

计算锚索抗滑桩变形及内力的一种新方法

结合结构力学和弹性地基梁理论,考虑锚索的弹性变形,建立了一种计算锚索抗滑桩变形及内力的新方法。在建立公式时,将抗滑桩从滑面处分为上、下两部分;对嵌固段的桩按弹性地基梁计算,滑面以上的桩用力法计算;利用滑面处的变形协调条件,建立了锚索抗滑桩的计算公式,所得公式可以方便地用于求解锚索的设计拉力、抗滑桩的内力及变形。最后,以某滑坡治理工程为例,计算了锚索拉力及抗滑桩的内力,验证了计算方法的可靠性,并与普通抗滑桩的计算结果进行了对比分析。     

抗滑桩滑坡治理工程数值模拟研究

应用有限元数值模拟方法，对采用抗滑桩进行某黄土滑坡体的滑坡治理效果进行研究，数值模拟过程中，岩土采用非线性材料模拟，抗滑桩采用线弹性材料模拟，滑动面采用一系列接触单元模拟．通过对治理前后岩体的位移场和应力场的比较分析，认为：①采用抗滑桩进行黄土滑坡治理是完全有效的；②采用人工排降水措施，对减缓滑坡体的下滑和降低抗滑桩的受力很有帮助；③相邻两抗滑桩形成一个明显的拱支撑，使得滑体的下滑位移被抑制；④垂直于抗滑桩轴线的各个剖面的应力分布完全相同，说明各个抗滑桩提供相同的抵抗力，也说明用平面应力模型进行抗滑桩力学分析完全可行。     

黄金分割法在抗滑桩锚固比优化设计中的应用

在抗滑桩设计参数中,桩间距和截面尺寸已有较深入的探讨,而锚固段长度的确定,尤其是弹性抗滑桩锚固比的确定尚有待深入研究.为此,在建立锚固段岩石单轴抗压强度和水平地基系数的关系基础上,引入黄金分割优化算法,编制专门的计算程序进行锚固比优化设计,以实现满足加固后稳定性要求,侧应力复核及构造配筋等要求的前提下,达到抗滑桩单桩费用最低的优化目的.最后结合三峡库区某工程实例,表明该方法具有较好的工程应用价值.     

路堤边坡抗滑桩超前支护研究

在铺设轨道、公路等工程建设过程中,常有需要填筑以保证路基宽度或高度的情况.当填筑边坡设计坡度不能满足工程需要,且由于地形条件限制不能采用放缓设计边坡的方法时,提出了路堤边坡抗滑桩超前支护的思想.采用数值方法分别模拟了按原设计坡度填筑和采用4种不同截面尺寸超前支护桩结构加固后填筑的情况.根据计算得出的路堤边坡塑性区开展结果,分析了边坡的稳定性,通过比较得出最优的路堤边坡抗滑桩超前支护方案.采用有限元方法分析了优选超前支护桩方案,超前支护桩与填筑土体相互作用中超前支护桩上土压力和位移的大小及分布特点.     

基于传递系数法确定支护桩设计推力的新方法

针对目前传递系数法用于计算桩后滑坡推力是可行的,但不能计算桩前抗力确定支护桩设计推力的问题,提出了一种基于传递系数法支护桩设计推力计算的新方法：利用传递系数法的思想,在工程安全要求条件下,从上往下分析各条块的剩余下滑力,同时逆向计算各条块的剩余抗滑力,支护桩设置处剩余下滑力与剩余抗滑力在水平方向上的差值即为支护桩的设计推力值,并给出了相应设计推力表达式,通过与其他计算方法比较,证明了该方法的合理性。该法不需要考虑推力传递系数或修正量,直接给出了设计推力的表达式,计算简便,实用性强。     

考虑桩土相互作用的“品”字型抗滑桩计算方法

基于对抗滑桩在滑坡防治工程中的应用研究,提出一种新型组合式“品”字型抗滑桩,抗滑桩由3根单桩通过桩顶连梁连接组成空间结构,具有刚度大、变形小的特点;基于位移土压力模型,建立桩身挠曲线微分方程,后排桩在滑坡推力作用下发生变形并直接作用于桩间土上,引入Boussinesq解,通过对桩间土附加应力的求解进一步计算作用于前排桩的附加滑坡推力;将“品”字型抗滑桩应用于舟曲锁儿头滑坡,通过现场试验和现场监测与理论计算方法所得弯矩值和位移值的对比表明,所建立的计算方法合理可行,为进一步研究桩土相互作用的抗滑桩受力机理提供了一定的依据.     

双参数法在抗滑桩设计中的运用

抗滑桩作为一种主要的滑坡治理工程措施，因其抗滑力强、结构形式简单、适用性广，在滑坡治理中颇为常见，但在确定地基系数K时存在局限性，传统的k法，m法，c法只能作为一种经验性的假设，用双参数法来确定地基系数K．代入桩的挠度曲线微分方程，可以得出桩在任意深度处的位移，转角，弯矩，剪力的解析解，该算法能满足桩在滑面处的位移、转角和最大弯矩值与实测值相等。借助于一工程实例说明运用双参数法确定地基系数K与传统方法相比，能有效地提高抗滑桩设计的经济性和安全性。     

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。     

锚拉抗滑桩有限杆单元计算及最优锚拉力研究

针对工程滑坡中岩土性质的具体情况,假定地基系数满足线性增长规律,考虑桩身自重的影响,得出斜向锚索荷载、滑坡推力以及锚固段抗力共同作用下的抗滑桩计算分析的有限杆单元分析计算方法。结合具体实例,对上述方法进行了验证,同时探讨了在无预应力锚索和不同锚索力作用下抗滑桩的受力特性。分析结果表明,预应力锚索的使用对抗滑桩的受力状况有较大的改善,并且施加于锚索上的预应力为0.3倍剩余下滑力时,抗滑桩的受力最合理。     

抗滑桩可视化程序的研究

在总结现有的关于滑坡稳定和抗滑桩计算设计理论的基础上,编制了一个较完整的应用程序。从工程的角度看该程序可以较圆满的完成土坡稳定性分析和抗滑桩的计算设计任务。从软件设计的角度看,该程序用Visual C编写具有友好的用户界面,使用者操作简单明了。计算过程中的结果均用界面显示易于用户查阅保存。     

抗滑桩在滑坡治理中的应用

对我国在滑坡治理方面涌现的一系列抗滑桩类型加以比较和分析,了解不同类型抗滑桩的优缺点及它们在滑坡治理中的合理应用,介绍了几种新的抗滑桩类型及其应用前景.     

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。