微型抗滑桩加固边坡极限抗力研究

研究目的:微型抗滑桩具有桩位布置灵活、施工速度快、对施工场地适应性强、对环境影响小等优点,近年来在边坡加固领域得到广泛应用和推广,但目前缺乏分析微型抗滑桩加固边坡极限抗力的科学方法。基于此,本文采用数值分析手段建立微型抗滑桩加固边坡的极限抗力分析模型,以桩身弯曲承载力、剪切承载力和结构位移为控制条件,提出一种微型抗滑桩加固边坡极限抗力的分析方法,并进行力学机制研究。研究结论:(1)不同类型边坡微型抗滑桩提供的极限抗力有所不同,岩土强度越高微型抗滑桩提供的极限抗力越大,整体而言,对于土质边坡,微型抗滑桩的极限抗力主要受桩身弯曲承载力控制;对于岩质边坡,微型抗滑桩的极限抗力主要受剪切承载力控制;(2)滑坡推力主要由靠近荷载的半幅桩承载,远离荷载的半幅桩基本不受力;(3)微型抗滑桩与岩土的接触反力主要由靠近荷载桩单元的正应力提供,剪应力的影响不大;(4)该研究成果可为微型抗滑桩在边坡加固工程中的设计和安全评价提供理论依据。     

微型桩-锚索系统加固边坡影响因素分析

研究目的:用微型桩加固边坡时,由于微型桩截面较小,所以难以进行大型边坡的加固。为了解决微型桩承载力低的问题,本文将微型桩与预应力锚索相结合,提出一种微型桩-锚索复合系统,结合工程实例研究微型桩-锚索系统加固边坡的效果,并对影响微型桩-锚索系统加固边坡稳定性的主要因素进行分析。研究结论:(1)微型桩-锚索系统可以明显提高加固边坡的稳定性,当锚索预应力约为400 kN时,复合系统的加固效果最好;(2)在微型桩-锚索系统中不同排微型桩受力具有不均匀性,作用在各排微型桩上的推力大小具有以下关系:反坡桩竖直桩顺坡桩;(3)当微型桩与竖向夹角为25°左右,预应力锚索与水平向夹角为14°左右时,微型桩-锚索复合系统加固边坡的效果最优;(4)实际工程中,建议将微型桩与预应力锚索之间接头部位进行焊接,并采用细石混凝土等进行封锚,可以保证二者协同受力;(5)本研究成果可为微型桩-锚索系统在山区边坡(滑坡)加固工程中的应用提供理论指导。     

微型桩大型振动台试验-坡体及桩动力特性研究

研究目的:微型桩是一种柔性支挡结构,在地震中其发生弯曲变形,可以有效避免脆性破坏的发生,因而在抗震加固中常被优先采用。目前,对微型桩的研究多集中于其静力学特性,通过大型振动台试验进行其动力学特性的研究很少。为研究微型桩及其加固边坡的动力学特性,本文就平行体系和"人"字形体系两类微型桩支护边坡的大型振动台试验及数值计算展开分析,并比较两类微型桩的抗变形能力和承载能力。研究结论:(1)边坡在地震作用下变形最先开始于坡体后缘的张拉裂缝,坡体中竖向裂缝较多,水平地震作用对坡体的变形影响更大;(2)地震作用下,微型桩变形表现为以滑面为界的"S"形弯曲变形和桩顶绕桩底的旋转变形;(3)微型桩弯矩呈现"S"形分布,剪力呈现"■"形分布;(4)"人"字形体系微型桩的抗变形能力和承载能力较平行体系微型桩更强;(5)本研究成果主要应用于边坡工程的抢险与加固。     

多排微型桩边坡加固的效果分析

微型桩因放坡空间小、侧向刚度大等特点被广泛应用在边坡治理中。本文运用ABAQUS软件模拟多排微型桩,分析土层条件以及桩排数对微型桩加固效果的影响。研究结果表明:微型桩在滑坡推力的作用下其主要破坏模式是抗弯破坏,最大剪力发生在滑面附近,滑面处第1、第2、第3排桩最大剪力比值约为1∶(0. 64～0. 88)∶(0. 48～0. 75);边坡滑体岩土强度越高,微型桩群与桩间土体整体移动趋势越强,各排桩之间位移差距越小;在软弱地层条件下仅设置竖向排桩加固效果不明显,未能较好地发挥其抗滑作用。     

不同地层和滑坡推力分布对微型桩受力影响分析

针对"八"字形顶板连接微型桩组合结构,采用有限元方法研究不同地层组合条件下微型桩组合支护体系加固分级开挖边坡的地震动力特性。研究结果表明:最不利情况下,静力开挖作用与地震作用微型桩组合结构的变形方式均呈现出整体向山体外侧弯曲的趋势,且地震作用下微型桩轴力值较大;滑床岩体性质越好,微型桩所受轴力越小;在滑坡推力作用下,微型桩轴力极值基本都出现在靠山体侧微型桩上,实际工程中可根据靠山体侧桩受力进行设计;对于具有同一地层组合结构的边坡,不同滑坡推力分布形式下微型桩轴力大小排序为:滑坡推力均匀分布梯形分布三角形分布。     

基于塑性变形理论的圆形抗滑桩边坡稳定性分析

圆形截面抗滑桩广泛应用于边坡加固和地质灾害治理工程中,传统的圆形截面抗滑桩理论和经验计算公式未考虑土-拱效应,因此计算结果不合理。本文基于Ito塑性变形理论,考虑桩-土相互作用的土-拱效应,推导出圆形截面抗滑桩在考虑土-拱效应时计入桩土摩擦力的水平分布力计算公式以及边坡稳定性系数F_s;并结合工程算例,讨论了土体重度、黏聚力、内摩擦角和桩间距对边坡稳定性的影响,研究结果表明:(1)通过推导的水平分布力公式,可得圆形截面抗滑桩的布桩位置对桩身抗力和边坡稳定性系数的影响,边坡稳定性系数在抗滑桩距离坡脚约为0.5L时最大,0.4~0.6L时处于稳定状态;(2)黏聚力和内摩擦角对边坡稳定性起着决定性的影响因素,土体的重度对边坡稳定性的影响并不明显,当桩身距离坡脚0.5L时,边坡土体的重度对边坡稳定性影响更加明显;(3)在考虑边坡稳定性和工程造价的条件下,采取2~2.5倍桩径距离进行布桩可以达到良好的工程效果。     

预应力锚索桩板墙支挡结构在深路堑防护中的应用

结合铁路站场内深路堑边坡防护工程,根据工程地质条件,通过边坡稳定性分析,确定技术可行经济合理的预应力锚索桩板墙加固方案。同时,还分析了预应力锚索桩板墙支挡结构受力特征,结构计算方法,抗滑桩参数选取和设计过程,为类似工程设计提供宝贵经验。     

钢管微型桩极限抗滑力的工程实例分析

研究目的:微型桩具有施工简便、施工快速、布置灵活、抗滑能力较强的特点,在山区边坡(滑坡)加固中得到了广泛的应用.基于钢管微型桩加固边坡的破坏实例,采用有限元方法进行反分析,对钢管微型桩的极限抗滑力进行研究.研究结论:对于采用了桩顶连系梁的钢管微型桩组合结构而言,桩后滑坡推力呈上部大、中间小、下部大的“U”型分布形式;桩前土体抗力呈上部大下部小的倒三角形分布.钢管微型桩组合结构(四排钢管桩+连系梁)的极限抗滑力为596 kN,单根钢管微型桩的平均极限抗滑力为149 kN.在实际工程中,可采用改良桩间土、桩前设置支撑结构、优化结构布置形式等工程措施来提高钢管微型桩的抗滑能力.     

微型桩抗滑结构腐蚀试验研究

研究目的:微型桩应用时间较短,其防腐耐久性问题并未大量显现,现有国内规范中还未有相关条款。边坡工程中的微型桩腐蚀包括钢筋和桩体砂浆的腐蚀两方面。本文以工程应用为出发点,通过室内干湿循环腐蚀试验和普通加载试验,研究不同腐蚀程度的微型桩与岩土体的粘结性能及其受弯断裂破坏形态。研究结论:通过试验研究得出以下结论:(1)水灰比小、灰砂比大的微型桩与桩周土的粘结能力较好,对腐蚀的抵抗能力也较强;(2)通过对钢筋物理隔离的方法,可以优化微型桩的应力分布,减少较大裂缝产生,提高微型桩的承载能力;(3)经研究提出的铁路边坡工程中微型桩耐久性设计中关于设计使用年限、桩径以及保护层的建议,为设计提供参考。     

娄新高速复杂地质边坡治理研究及稳定性分析

依托娄新高速K22+200～K22+400段右侧边坡支护工程,通过现场施工、选点监测、有限元分析等过程研究炭质泥岩夹层边坡的治理方法与稳定性分析。依据工程地质资料,对比分析选取"锚杆+抗滑桩+灌浆加固"的方法进行边坡治理,并布设监测点进行对边坡的水平和竖向位移进行监测。然后,采用有限元对边坡进行稳定性进行分析。研究结果表明:加固后的边坡安全系数为1.6,并且对比现场监测点与有限元分析的位移过程,验证了有限元分析结果的可靠性。     

山区高速铁路路基陡边坡绿色防护试验研究

研究目的:在铁路工程建设中,对于陡路基边坡,如坡率陡于1∶1的,难以有较好的绿色防护形式。针对山区高速铁路路基陡边坡的绿色防护难题,设计了预加固桩前框架锚杆内基材植生(生态袋)和复合式锚索墙基材植生(生态袋)两种新型的路基边坡支护结构,并开展了现场的原位试验研究,验证其适用性。研究结论:(1)预加固桩前框架锚杆内基材植生边坡深层变形从桩顶部向下逐渐减小,桩顶最大变形小于35 mm;(2)桩前框架锚杆受力约为设计值的1/5～1/7,预加固桩的土拱效应明显,大大减小了桩前框架锚杆受力;(3)复合锚索墙锚索锚固力约为设计值的1/2,锚索墙后深层位移小于35 mm;(4)两种新型路基边坡结构都是稳定的,路基边坡改进的厚层基材(生态袋)绿色生态防护效果好,植物成活率超过90%,植物覆盖率大于85%,实现了坡率1∶0.5陡路基边坡的全坡面绿色防护;(5)本研究成果可为路基陡边坡绿化防护提供参考。     

基于极限理论的抗滑桩-加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析

采用加筋土挡墙单一结构加固高填筑边坡,其加固效果不理想且稳定性难以满足工程要求,因此抗滑桩-加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析方法亟待深入研究。基于虚功原理和小应变假设,建立了抗滑桩-加筋土联合加固高填筑边坡受力变形的极限分析上限理论模型。通过能量平衡原理以及强度折减法,推导了组合加固高填筑边坡的安全系数计算表达式,并编制了计算程序将安全系数隐函数转化为数学优化问题进行求解。通过该方法求解了实际工程案例中加筋土、抗滑桩以及抗滑桩-加筋土组合支护边坡的安全系数,据此对比分析验证了基于极限理论方法求解边坡安全系数的合理性,进一步通过数值模拟,探讨了筋材长度对加筋土边坡、抗滑桩-加筋土组合加固边坡安全系数的影响,并对不同工况下边坡破坏模式展开分析。研究结果表明：坡体稳定性主要是由贯穿式滑动带控制,增加土工格栅长度能提高边坡安全系数,改变边坡的滑移形式;对于抗滑桩-加筋土联合加固边坡,在土工格栅长度相同工况下,增设抗滑桩可大幅度提高边坡的安全系数,使得边坡原有的滑裂面由浅层滑移向坡体深部下移,边坡破坏形式由开始2条贯穿滑裂面转变为单一未贯穿滑裂面;抗滑桩最大弯矩值随着土工格栅长度增加而增大,桩...     

微型桩群加固土坡抗滑力数值模拟研究

研究目的:微型桩直径通常小于300 mm,由于单桩抗滑力小,加固土坡时须成群布置,微型桩群-土坡体系是一个三维空间体系,力学机制复杂,目前对其抗滑力缺乏深入研究。基于此,本文借助于数值模拟手段,对微型桩群加固土坡的抗滑力开展系统研究,并对设计参数影响进行分析。研究结论:(1)微型桩群的抗滑力随着桩间距的减小明显增大,但单根的加固效率有所降低,实际应在保证群桩抗滑力的前提下尽量发挥单桩的加固效率;(2)微型桩群加固土坡的抗滑力随着桩排距变化不明显;(3)随着锚固长度的增大,微型桩群的抗滑力逐渐增大,结构变形由刚体旋转逐渐转化为横向弯曲变形,对于微型桩群加固土坡而言,最优锚固长度约为潜在滑面以上桩长的2倍;(4)该研究成果可为微型桩加固土坡的工程设计和安全评价提供理论依据。     

门架式双排桩受力位移特性分析

研究目的:探求门架式双排桩桩身的内力位移分布特征及相应的设计施工技术.研究结论:(1) 在桩排距较大的情况下,门架式双排桩的前排桩的桩顶位移明显小于单排悬臂桩和无连梁的双排桩;(2) 门架式双排桩的前后排桩的最大弯矩和剪力比较接近,而且正负弯矩和剪力比较接近,表明连梁在协调前后排桩顶位移、桩身弯矩和剪力方面有明显的作用;(3) 岩土层参数的选取是影响抗滑桩结构设计的一个重要因素;(4) 门架式双排桩具有较大的侧向刚度,可以有效地限制支护结构的侧向变形;(5) 对于膨胀土边坡,在实际施工中要做到及时开挖、及时防护,以减少施工对土体含水量和土体结构带来的扰动;(6) 在实际应用中要采用数值计算与成功经验相结合的方式,以确保边坡稳定.     

横向荷载作用下锚索变形及受力机理研究

研究目的:随着西部地区高速铁路的快速发展,由于受到地形和线型的制约,不可避免地遇到大量的边坡锚索加固工程。由于锚索穿越边坡滑移面时锚固段的受力情况较为复杂,还需进一步完善。本文基于Pasternak双参数地基理论,考虑岩土体之间的相互剪切作用,建立横向荷载作用下锚固段的力学模型,并以某黄土边坡锚索加固工程为算例,分析不同参数下锚固段的变形规律和受力特征。研究结论:(1)给出了锚索锚固段穿越滑移面时锚索变形、弯矩、剪力及岩土体反力计算公式,给出了土体松动区范围的计算方法;(2)分析表明,剪切荷载和抗弯刚度对锚索的变形和受力影响较大,锚索变形和受力主要集中在滑移面附近;(3)在抗弯刚度达到一定值后,剪切位移、土体反力分别与抗弯刚度呈线性减小,锚索的剪切位移随剪切荷载呈线性增加;(4)该研究结果可为高速铁路边坡锚索加固工程的设计和施工提供借鉴。     

抗滑桩桩后滑坡推力分布形式研究

研究目的:滑坡推力大小及分布形式是抗滑桩结构设计的主要依据,直接影响着桩体结构的内力及大小,而目前关于滑坡推力分布模式的选择分歧很大。为合理分析抗滑桩推力分布及桩体内力,本文以杭长铁路古木冲桥段边坡为例,采用改进的条分法理论计算、室内模型试验及数值模拟三种方法来研究抗滑桩桩后滑坡推力的分布形式,以便更好地优化抗滑桩设计。研究结论:(1)引入弹性模量弱化系数与黏聚力弱化系数对力学参数进行弱化处理,采用双向两次条分的改进条分法计算桩后滑坡推力,考虑了滑体分层的岩性差异,结果更接近实际;(2)室内相似模型试验、数值模拟得到的滑坡推力和改进条分法计算的滑坡推力规律接近:随着埋深的增加,桩后滑坡推力不断增大,滑坡推力分布形式整体呈折线状,桩顶至埋深1/2段呈近似三角形分布,埋深1/2至埋深2/3段呈近似矩形分布,埋深2/3至滑面处呈梯形分布,最大推力位于滑面处;(3)本研究结论可供边坡工程抗滑桩设计参考。     

优化铁路支挡工程完善绿色通道设计的研究

研究目的:山区铁路不可避免会出现大量路堑高边坡,开挖工程中为保证高边坡的稳定,会采用悬臂式支挡类结构进行预加固。悬臂式抗滑桩支挡结构的实施必然会造成支挡工程的增大,视野绿化景观的影响。为了优化支挡工程,完善建立铁路的绿色通道的理念,对于悬臂式预加固支挡措施与边坡平台埋入式预加固支挡措施进行各方面比较,分析出更适应于路风景脆弱区的高边坡预加固支挡模式。研究结论:通过对悬臂式支挡与边坡平台埋入式支挡在结构设计、力学分析、工程投资、景观要求等几方面进行对比分析后,得出在路堑顶地形相对平缓的高边坡加固工程中,埋入式预加固桩相比悬臂式预加固桩可以节省工程投资50%、达到完全绿化边坡的效果。     

路堑边坡滑坡成因机制浅析及防治对策

研究目的:针对云桂铁路大菠萝黑路堑边坡滑坡,在现场地质调绘、钻探、物探及工程测试等综合勘探的基础上,从工程地质环境、采空区影响、降水及施工影响等几方面对该滑坡的成因机制进行分析研究,并提出防治对策,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)路堑工程边坡滑坡的产生主要受地层岩性及采空区的影响,特殊沉积环境下形成的砂岩、泥岩等膨胀岩,成岩作用差,力学强度低,受人为洞采影响形成扰动圈进一步降低了该区域地层的力学强度;(2)现场岩土体力学参数较施工图指标降低较多,岩体下滑力大于抗滑桩的抗滑力,造成第一排桩倾覆变形,第一级边坡滑动后,使第二排桩锚固段减小,致使第二排桩倾斜变形,最终形成工程边坡滑坡;(3)该工程边坡滑坡的破坏形式,下部表现为推移式破坏,而上部呈现为拉裂式破坏;(4)对该工程滑坡的整治,应在滑坡体上部清方减载的基础上根据力学指标合理布设抗滑桩,并辅以地表水及地下水的疏排措施的综合方案;(5)本研究结论对类似地质条件下的铁路及公路工程深路堑地段的勘察和施工具有借鉴意义。     

预应力锚索对微型桩结构抗滑性能影响的试验研究

在传统微型桩顶部联系梁上加设斜向预应力锚索,构成新型复合挡锚结构的锚索微型桩。采用分级加载方式进行双排传统微型桩和锚索微型桩加固土质边坡的室内模型试验,并结合相同条件的FLAC3D数值计算,对比分析锚索微型桩和传统微型桩以及采用两者加固后边坡的变形和受力特征,进而探讨锚索微型桩的抗滑机理。结果表明:相比传统微型桩,经锚索微型桩加固后边坡的变形和联系梁的位移明显减小;锚索微型桩周围产生应力集中区,形成结构—土体的复合骨架体系,阻滞了致滑应力和变形沿滑坡方向的传递;预应力锚索有效增强了微型桩结构的侧向刚度,结构侧向倾斜变形减小;微型桩的内力和外力分布趋于均匀,有利于及时和充分地发挥桩体的力学性能;随着堆载的逐级增加,微型桩结构的变形过程分为小变形、大变形和极限破坏3个阶段,对应的桩—锚荷载分担比呈先增大、后减小和再增大的变化规律,极限破坏阶段的分担比稳定在1.3~1.5之间。     

考虑边坡效应的铁路桥墩桩基力学行为分析EI北大核心

研究目的:为了顺应线路需要,高原地区修建的大量桥梁桩基工程处于高陡边坡之上。处于边坡上的桥墩桩基础由于边坡土体水平抗力对桩身影响而受力复杂。本文基于非线性有限元软件平台,结合黄土边坡上修建的铁路桥梁算例,建立考虑材料和桩土接触非线性影响的边坡—承台—桩基系统力学分析模型,目的在于从系统承载力、变形和应力等多方面研究边坡—承台—桩基系统在恒载和组合荷载工况下的力学行为。研究结论:通过对桥梁算例的分析,得出:(1)对于边坡上的桩基础桥墩,边坡水平抗力对桩基受力影响较大,桩基位移和应力均呈现出沿坡向的非均匀性;(2)对于多地层边坡,桩基位移和应力在土层分界处存在突变,桩基在分层部位存在受力不利区域;(3)本文研究方法和结论可为边坡上修建的桥梁桩基础的设计和力学分析提供理论借鉴。