基于Abauqs的抗滑桩嵌固深度与承载能力的关系研究

通过Abaqus有限元软件分析了悬臂抗滑桩的受力特性及承载能力，探讨了嵌固深度和混凝土强度等级对抗滑桩受力特征的影响规律，建立了抗滑桩承载能力与嵌固深度和强度等级的关系模型。研究结果表明，在固定的嵌固比下，混凝土强度等级对承载能力影响不大。但在固定的混凝土强度等级下，嵌固深度对桩身弯矩和桩顶位移影响很大，随着嵌固深度的增加，最大弯矩值位置也将随之移动，滑动面最大弯矩值减小了67%，桩顶最大位移减小了99%，桩身最大剪力降低了77%，结构抗弯抗剪能力逐渐增加，结构越安全稳定。     

抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成机理

抗滑桩是滑坡治理的主要手段之一,嵌固段桩前被动土拱效应对抗滑桩承载力具有重要影响。为了对桩前被动土拱效应几何形态及桩间距的影响规律进行研究,采用平面应变有限元模型对不同桩间距的抗滑桩与桩前土相互作用进行模拟分析,提出了一种具有明确物理意义的土拱厚度的确定方法。通过搜寻土体中σ_xm(桩间土体中心截面处最大σ_x值)等值点的分布规律,拟合了土拱轴线的描述方程。讨论了桩间距对土拱的矢高、厚度的影响规律。通过与单桩计算结果的对比,提出了确定邻桩对桩前土影响范围的方法,进一步证明桩前土拱的存在。结果显示,随着桩身位移增加,桩前土体内主应力方向发生偏转,逐渐形成桩前被动土拱;桩间距为桩宽的2.5～4.5倍时出现被动土拱,3～4倍时土拱效应最明显,土拱厚度和矢高随桩间距线性增加;桩前被动土拱增加了相邻抗滑桩间相互作用范围。研究结果为抗滑桩桩前土受力及承载力研究提供了新思路,对工程实际具有一定参考价值。     

不同嵌固深度排桩受力与变形特性现场试验研究

根据某一水闸基坑开挖工程,在排桩桩体内埋设测斜仪、钢筋应力计对非等长双排桩基坑支护结构变形特性进行了现场观测,采用规范法讨论了后排桩不同嵌固对前、后排桩的变形、内力影响。研究结果表明：非等长双排桩桩顶位移、桩身剪力、弯矩与传统等长双排桩基坑支护结构规律一致;增大后排桩的嵌固深度,前、后排桩的桩顶位移均减小;前排桩桩身剪力、弯矩减小,后排桩增大,但当嵌固深度超过桩长3/4时,前、后排桩的桩顶水平位移、桩身剪力、弯矩减小或增大趋势均不明显;研究成果为双排桩基坑支护结构设计优化提供一定参考。     

深基坑斜桩支护受力性能研究

研究分析斜桩和直桩在土体中的最大总位移、土体最大水平位移、坑外最大沉降、坑底最大隆起、支护结构最大总位移、最大正弯矩、最大负弯矩、最大剪力、锚杆最大轴力等,结果表明相对于直桩,斜桩的弯矩、剪力和锚杆锚固段的轴力的降低幅度分别为15%、10%和10%;斜桩可大幅减小土体总位移,降低幅度高达34%;斜桩对地表沉降的降低幅度最大,高达48%。采用斜桩支护,对减小由于基坑开挖造成的紧邻建筑物及管线的附加变形非常有利,对控制邻近建筑物变形与安全作用非常显著。     

门架式抗滑桩结构模型试验研究

为了对门架式抗滑桩的结构特性有进一步的认识和提升,进行了门架式抗滑桩三维地质力学模型试验与门架式抗滑桩结构模型试验。通过在桩身内部贴置应变片以及桩身的关键位置处放置千分表,来测量在推力荷载施加过程中,门架式抗滑桩的桩身应力变化特点及关键位置点的位移变化特征。试验结果表明:门架式抗滑桩桩前、后排桩桩顶位移大于滑动面处位移,后排桩桩身位移大于前排桩桩身位移;前、后排桩桩身内力均呈现明显的"s"型分布,桩顶应力不为零,其数值随着推力荷载的增大的而增大。     

预应力锚索抗滑桩滑坡防治结构的动力计算方法研究

为了研究地震作用下预应力锚索抗滑桩新型滑坡防治结构的工作机理和动力计算方法，根据锚索抗滑桩与土体的实际动力相互作用工作机理，基于达朗贝尔原理和符号函数，将受荷段和嵌固段分别简化为两段均匀的弹性连续地基梁，并考虑受荷段桩前后土体地基抗力的差异性，建立了预应力锚索抗滑桩滑坡防治结构的动力计算模型，给出了分段的预应力锚索 抗滑桩-土体体系协同工作的水平地震动力运动方程，并进行了地震响应分析。最后，将提出的方法应用于实际工程，并与数值模拟进行了对比，二者吻合较好，说明提出的方法是实用、可靠的。结果表明：在地震荷载作用下加速度放大系数沿桩高逐渐增加，在桩顶附近放大最明显；抗滑桩向坡体外和坡体内运动时的位移峰值不对称，向坡体外侧运动时的位移峰值明显大于向坡体内侧运动时的位移峰值；抗滑桩桩身分布的剪力和弯矩呈现出“上下小、中间大”的分布，弯矩最大值出现在滑面附近，剪力最大值在滑面位置。     

加筋水泥土桩锚墙支护的基坑监测分析

开挖深度内地基土为淤泥质黏土,基坑西侧采用加筋水泥土桩锚大放坡开挖,其余三侧采用加筋水泥土桩锚墙支护方式支护。发现,基坑坑顶水平位移随着开挖深度的增加线性增大,到地下室封顶时,施工通道处的坑顶位移,要比不施加荷载的坑顶大2倍以上。从水平位移分布来看,基坑的阴角最小,阳角最大,基坑每侧跨中也大。对于水泥土桩锚墙支护形式,墙后土体的深层水平位移分布存在位移零点,而位移零点恰好出现在水泥土墙底附近。大放坡开挖,后面的土体也存在位移零点,但零点位置明显比有墙的浅。另外,基坑到底后,如果坑顶不作用荷载,深层水平位移变化不大,作用荷载后,深层水平位移增加较大,甚至比基坑到底时的位移高一倍以上。基坑后面路面沉降随开挖深度增加而增大,但沉降速率最大出现在基坑到底后结构开始施工的期间内。基坑开挖过程中,最大沉降出现在距离基坑约8m的地方,而不是基坑坑顶,沉降分布曲线呈凹形。靠近地面的第一排桩锚受力最大,由于第一排桩锚的屏蔽作用,分散了应力,从而以下的第二、第三、第四排桩锚的抗拔力增加不显著。     

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。     

双排桩支护工程实例分析

双排桩支护结构在基坑工程中应用越来越多,对某双排桩支护工程实例进行分析,得出如下结论：采用Duncan-Chang模型模拟土体,能较好地反映围护结构的实际变形和内力;双排桩类似于刚性围护结构,最大变形发生在桩顶;落深区的开挖进一步削弱了坑边土体对支护桩的嵌固作用,因此在工程设计中,开挖深度建议按落深区基底标高确定。     

临近荷载对砂土地层支护结构影响的试验研究

地面荷载的大小与分布形式对地下工程支护结构的安全建设影响显著。以北京地铁6号线轨排井工程为例,通过物理模拟研究竖向荷载、力-桩距和嵌固深度比等因素对支护桩体变形与内力的影响,并将物理模拟结果与现场实测结果进行对比分析。结果表明:地表竖向应力对支护桩体的受力变形有较大影响,桩顶水平位移随竖向应力的增大呈现出初始增长、快速增长和缓慢增长3个阶段;获得了砂土地层桩顶水平位移的经验公式,与实际工程对比表明了其工程适用性。     

复合多层滑床条件下锚索抗滑桩受力特征研究

目前,复杂滑坡中锚索抗滑桩的计算模型对实际地质条件考虑尚不够充分。鉴于此,基于桩–锚变形协调原理,构建了复合多层滑床条件下锚索抗滑桩计算分析模型。考虑滑坡的滑床为复合多层的情况,提出复合多层嵌固段抗滑桩内力和变形计算方法,并通过联立方程组求解出各排锚索拉力,进而得到锚索抗滑桩整个桩身内力和位移分布特征;完善了计算模型的控制条件,采用桩顶位移和桩身侧壁应力共同对改进的计算模型进行了合理性验证。基于MATLAB平台编写了改进算法的计算程序,将改进算法与传统算法应用于2个滑坡实例的计算中,并通过数值模拟与实际监测数据分别对实例1与实例2的计算结果进行对比分析。结果表明:改进算法相比传统算法准确性更高,且改进算法得到的桩身变形及内力均小于传统算法,桩顶位移减小比例分别为17.0%和28.7%,最大弯矩值减小比例分别为10.64%和20.90%,可见,传统算法的设计偏于保守,会导致工程造价偏高。研究方法可为复合多层滑床中锚索抗滑桩设计提供一定的理论依据与借鉴参考。     

南京地区大直径后注浆嵌岩桩静载荷试验研究

桩基静载荷试验是研究桩基承载力性能和工艺参数最为可靠的试验方法。基于4根直径1.2m桩端桩侧联合后注浆嵌岩钻孔灌注桩单桩静载荷试验,得到了试验桩的荷载位移曲线、桩身轴力分布特性、桩侧摩阻力分布特性和桩身承载力特性。试验表明:该4根试桩极限承载力均不小于50 000 kN,桩顶位移变形量均小于45 mm,位移控制能力表现较好;通过桩身轴力和桩身断面位移变形参数分析可知,桩顶位移变形主要来于非嵌岩段的桩身压缩变形,占总变形量的88%～92%;桩身轴力及侧摩阻力曲线表明嵌岩段的侧阻力并未充分发挥,端阻力占总承载力的比例相对较小,为6%～7%左右;桩基承载力主要由侧摩阻力承担,表现为摩擦桩。     

基坑分级支护的模型试验研究

对大面积基坑,条件适当时采用多级支护可以取消水平支撑,目前已经有一些应用。而针对多级支护工作机理的研究却相对较少。进行了大型模型试验,研究了两级支护间土体水平距离B及第二级支护桩桩长L_2这两个主要参数对多级支护变形、受力及破坏模式的影响。根据B的不同,多级支护存在整体式、关联式和分离式三种破坏模式,3种破坏模式的主要区别在于破坏面的范围及两级支护间土体的应力状态不同。第一级桩的桩顶位移及桩身弯矩分别随B的增加而减小,基坑稳定性增加。而L_2的增加会导致第二级桩转变为主要受力结构,即第二级桩承受更大的弯矩,两级桩桩身弯矩分配更加均匀,L_2的增加同样有利于减小第一级桩桩顶位移。     

DX嵌岩桩失效机制试验研究

与直孔嵌岩桩相比,新型DX嵌岩桩具有造价低、沉降小、嵌岩少、承载力高、盘阻力与端阻力同步发挥等优势,在工程实践中得到成功应用。然而现场静载试验很难达到其承载极限,目前尚无DX嵌岩桩破坏的相关实例。为研究其失效机制,开展DX嵌岩桩破坏性模型试验,对其荷载沉降变形特性、桩周岩体附加应力分布规律进行分析。此外结合现场试验,建立三维数值模型,对加载过程中桩周最大主应力分布及塑性区演化过程进行分析。结果如下:(1)DX嵌岩桩Q-s曲线呈缓变型,具有明显的阶段特征;(2)桩体-岩土体承载体系呈渐进性破坏:加载初期承力盘能即时承担荷载并抑制桩顶沉降;随荷载增加,盘底岩体剪切破坏范围逐渐扩大,并达到其承载极限,桩端承担荷载增大,桩底压缩核不断挤压周围岩体,桩顶加速沉降。结合其荷载沉降特征及桩周岩土体附加应力分布及塑性区演化过程,将DX嵌岩桩失效过程分为四个阶段:弹性阶段、屈服前塑性阶段、屈服后塑性阶段及破坏阶段。     

深基坑前排倾斜双排桩设计与施工技术研究

介绍了一种新的支护形式——前排倾斜双排桩,总结了该支护形式的结构性状、设计与施工技术.相对于常规双排桩,因前排倾斜桩可承受轴向力,可起到一定支撑作用,更有受力优势.性状上,后桩桩身位移小于前桩、弯矩略大于前桩,支护位移最大点不在桩顶;当桩径和倾角一定时,增加前后桩桩长、缩小桩间距、缩短连梁,都可提高支护效果.若前桩进入...     

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。     

桩间三维土拱效应颗粒流数值模拟及其演化规律

抗滑桩桩间形成的土拱是水平土拱和竖向摩擦拱的共同体现,具有明显的三维特征。利用颗粒流分析软件PFC~(3D)建立数值模型,在桩后不同高度处及同一水平面不同位置设置一系列测量球,监测桩后土体应力变化情况。结合颗粒位移变化情况对抗滑桩桩间三维土拱效应的形成演化进行分析,并对土拱厚度的演化规律做了深入研究,提出结合相对位移和最大主应力等值线综合确定土拱厚度的新方法。分析表明:桩后土拱由桩间临空面靠近桩底开始并不断向土体内部和上部发展,土拱的破坏过程由桩底向桩顶扩展;土拱厚度随深度变化表现为沿桩底向桩顶先增加后减小的趋势;土拱厚度随时间的变化表现为随着加载时间增加,土拱厚度先增加后减小直至土拱破坏。     

深基坑悬臂双排桩支护的受力性状研究

采用大型有限元通用软件ABAQUS对双排桩支护的深基坑开挖进行模拟。研究地基土模量随深度增加的情况下,不同排距时的桩身侧移和土压力的分布,分析排距、桩长、系梁高度、桩间土以及被动区土体模量对桩顶侧移的影响。在各因素中,被动区土体性质的影响最为显著,而桩长、系梁高度的影响较弱。同时通过梁单元嵌固的方法考察桩身弯矩分布,并与平面单元模拟的结果进行对比,分析考虑和不考虑接触对桩顶侧移的影响。     

温度应力对深基坑支护结构内力与变形的影响研究

通过对武汉某基坑的地连墙加钢筋混凝土内支撑结构的应力、变形监测,详细分析了温度应力对内支撑杆件轴力和支护结构变形的影响规律,研究表明,当温度从30℃增加到37℃时,内支撑的轴力增幅达41%,冠梁水平位移有较明显的降低;当温度降低时,冠梁顶水平位移增加,坑壁外侧土体的水平位移变化明显滞后于地连墙的位移变化,导致地连墙至边坡范围内土体出现大量裂缝。提出了降低温度应力对基坑施工影响的工程技术措施,以及施工期内温差较大者应将内支撑混凝土强度提高一个等级、考虑支护结构位移的影响宜适当减少支护结构位移允许值、支撑长度大于40 m时温度影响系数宜取1.2及未采取必要保温保湿措施时温度影响系数取1.4以上等建议。研究成果对于类似工程有重要的理论和实践意义。     

锚杆-抗滑桩联合支护边坡稳定性分析

为了研究工程实际中锚杆-抗滑桩等多种加固手段的效果,该文采用有限元分析软件MIDAS-Gts对贵广高速铁路DK703+626.510路段左侧边坡进行稳定性分析,并采用锚杆、锚索+抗滑桩联合支护的支护形式对边坡进行处理,结果表明:锚杆、锚索-抗滑桩联合加固能够有效减少边坡滑移,边坡的总位移、水平位移分别降低37％和67.2％,但由于支护结构施工,同时也将产生更大的沉降.抗滑桩应力最大值为785kPa,位于抗滑桩地面以下约3/4处,抗滑桩的受力分布情况大致相同,均呈"中间大、上下小"的分布模式,且桩右侧远大于桩左侧.