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。     

滑坡治理中抗滑桩设计有关问题的探讨

在当前滑坡整治设计中抗滑桩应用十分广泛，但是其设计尚有许多问题未完全解决，如1）抗滑桩滑桩推力和桩前滑体的抗力的分布问题；2）抗滑桩合理位置确定问题，本文以抗滑桩受力分析为核心，结合实例，进行了上述问题的对比研究，给出了确定抗滑桩设计参数的方法，对抗滑桩的合理设计具有一定的指导意义。     

考虑土拱效应的圆形抗滑桩滑坡推力的计算

抗滑桩是土质边坡滑坡防护和治理的一种重要手段,抗滑桩上滑坡推力是桩截面和配筋设计的重要依据。目前国内外广泛采用的抗滑桩滑坡推力计算式是由Ito基于塑性变形提出的。土拱效应是抗滑桩与桩间土体由于相对滑移而发挥剪切力产生的,对滑坡推力的大小有重要影响。通过考虑土拱效应,结合Ito塑性变形思想,提出滑坡作用在抗滑桩上水平推力的新计算式,采用该式确定滑坡推力。与Ito原文算例中的计算值和实测结果进行比较表明:推荐式的计算结果更符合实测结果。     

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。     

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。     

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。     

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。     

考虑桩反作用力和设计安全系数的滑坡推力计算方法—传递系数隐式解法

目前采用的滑坡推力计算公式(传递系数法)中缺少了抗滑桩的支护抗力参数,造成计算误差。在基于强度折减安全系数的传递系数隐式解法基础上,考虑桩与滑坡体的相互作用,在条块的受力体系中加入抗滑桩的水平反作用力,然后按照设计安全系数对滑面强度参数进行折减,使得最后一个条块的剩余下滑力刚好等于0,此时对应的水平反作用力就是作用在桩上的水平滑坡推力设计值,按此水平滑坡推力加固滑坡后的稳定性系数正好等于设计安全系数。     

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。     

沉埋桩的有限元设计方法探讨

采用有限元法针计算不同桩长的埋入式抗滑桩在设桩位置的滑坡总推力,计算桩身所受推力分布形式、推力大小和桩顶至坡面的滑坡推力分布形式、大小,计算桩长变化时滑坡体加固后的稳定性。计算表明:桩长变化,设桩位置的总滑坡推力大体相等。桩长度变短,桩身的滑坡推力、桩的最大弯距与最大剪力降低。增加桩的锚固段的长度可以降低桩身的最大剪力。综合桩长变化滑坡体加固后的稳定性、滑坡推力和桩身内力的变化规律,发现沉埋桩既可使滑坡体达到足够的稳定性,且有很大的经济效益。     

抗滑桩滑坡推力分布形式的计算确定

针对现有工程中仅能根据滑体的岩性近似确定滑坡推力分布形式为三角形、矩形或梯形的现状,提出了基于定点剪出稳定性核算为基础的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部分原滑坡滑面和通过指定剪出点的圆弧面组合而成。首先核算定点剪出滑面的稳定性,得到通过该点潜在滑面的最小安全系数,若该稳定性系数小于设计安全系数,则按照Janbu法计算设计滑坡推力。自上而下逐点计算滑坡推力,获得全桩若干点处的滑坡推力以后,可以得到相邻两点间的滑坡推力增量,据此按照自上而下的次序确定桩身滑坡推力的分布形式。     

有限元法分析抗滑桩的适用条件

预应力锚索抗滑桩作为治理滑坡的主流措施,由于其改变了普通抗滑桩不合理的悬臂受力状态,大幅度地减小了桩身弯矩、桩截面及埋深,近二十年来得到广泛的应用。但不同滑坡条件下最适宜采用何种结构形式的预应力锚索抗滑桩,是值得研究的问题。本文用有限元法分析了不同推力情况下普通抗滑桩、单锚抗滑桩及多锚抗滑桩内力分布,进行了力学比较,得出了不同结构形式的抗滑桩的适用条件,可供抗滑桩设计参考应用。     

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。     

丰都楠竹崩滑体防治方案研究

基于丰都楠竹崩滑体的地质勘察资料,对该崩滑体在长江水位从175m降至125m时的稳定性进行了计算分析,得出该工况下,崩滑体将处于可能失稳的危险状态,必须进行防治。然后,在多种防治方案比较的基础上,认为抗滑桩方案在技术经济上最为合理,并提出了一种新的抗滑桩整体设计方法,编制了相应的计算程序,离心模型试验验证了该方法的合理可靠性。最后,通过计算分析,提出了丰都楠竹崩滑体抗滑桩工程的优化设计方案,并建议了确保该崩滑体整体稳定性和局部稳定性的相应辅助工程措施。     

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。     

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。