双排抗滑桩工作性能的模型试验研究

研究目的:随着国内高速公路、铁路及民航等工程建设步伐的不断加快,出现了很多推力巨大的工程滑坡。双排抗滑桩作为治理该类大型滑坡的有效措施得到了广泛应用,但对于双排抗滑桩的承载力和变形破坏形态等工作性能指标缺乏足够的认识。本文针对一个采用双排圆形抗滑桩支挡的堆积层滑坡原型,通过室内地质力学模型试验,研究双排抗滑桩的极限承载力及其变形破坏过程,供双排抗滑桩治理大型滑坡的应用参考。研究结论:(1)本次试验为三个阶段破坏性试验,前、后排桩在各个预定的试验阶段都产生了不同程度的断裂破坏,破坏形式以拉弯形态为主;(2)试验第一、三阶段的位移变化曲线呈明显的缓慢、快速和加速发展的三阶段特征,而第二阶段曲线呈线性特征;(3)土压力沿桩身的分布特征基本符合现行计算假定,由于桩间土体摩擦力的存在,前、后排桩的推力分布极不均匀,后排桩承担推力主要部分,土压力变化整体上分为缓慢发展、快速发展和衰减三个阶段;(4)该研究成果对双排抗滑桩治理大型滑坡的应用研究有着理论和实际意义。     

双排桩治理大型多滑动面滑坡的振动台试验

研究目的:随着国内高速公路、铁路及民航等工程建设步伐的不断加快,在我国西部高烈度地震区出现了很多推力巨大的工程滑坡,往往具有多层、多级的显著特征,双排抗滑桩是治理该类大型滑坡的有效措施。结合青海玉树机场路滑坡、四川攀枝花机场滑坡等典型实例,采用大型振动台模型试验,分X、Z和XZ三类加载工况研究双排抗滑桩治理大型多滑动面滑坡的动力响应和坡体变形破坏特征。研究结论:(1)试验表明双排桩治理大型多滑动面滑坡的效果明显,体现了"大震不倒"的设计理念;(2)试验过程中,坡体整体变形以拉剪破坏为主,坡体后部平台以震陷为主,滑体分层前倾,接触面效应明显,滑面逐步向深层发展,模型箱两侧加持作用显著;(3)测试数据分析表明,前、后排桩荷载分担不均,后排桩承担大部分滑坡推力(主要来源于深层滑体的滑坡推力),前排桩承担滑坡推力比例较小;(4)本项研究对双排桩的动力学性能分析有着理论和实际意义。     

沉埋式双排抗滑桩加固滑坡承载机理研究

为探究沉埋式双排抗滑桩(沉埋式后排桩和全长式前排桩的组合形式)的承载机理,采用土压力盒和应变片完成一系列室内模型试验,在外界施加的滑坡推力作用下,量测桩身内力变化与桩周土体压力的变化情况,研究桩身受力的分布形式和土拱效应,并分析后排桩长度变化时的双排桩的受力变化规律。研究结果表明,沉埋式双排抗滑桩的受力方式不同于全长双排抗滑桩的受力方式:沉埋式抗滑桩前排桩桩后推力分布形式为梯形分布,桩前抗力分布形式为矩形分布;后排桩桩后推力分布形式呈梯形分布,桩前抗力分布形式为倒梯形分布。后排桩的沉埋深度对前排桩的土拱效应有着较大的影响,并且分析认为当前后排桩承载比较接近时的沉埋深度为设计沉埋深度。为进一步探究排距对沉埋深度的影响,运用FLAC3D,探讨不同排距下双排桩的承载比。研究结果表明,随着排间距增大,后排桩的设计沉埋深度逐渐减小。     

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。     

双滑面滑坡双排抗滑桩设计

大型滑坡抗滑桩设计中,桩位、桩排数对抗滑桩尺寸及方案的经济合理性等影响很大,通过对某滑坡滑动面特征的分析,确定了反算双层滑面力学参数的方法。通过研究剩余下滑力分布规律,确定了抗滑桩的设置方案。采用单排抗滑桩、双排抗滑桩分别进行滑坡治理方案设计,将减小上下排桩剩余下滑力差值作为双排桩方案的优化目标,并进行了技术经济比选。单排桩方案:因剩余下滑力较大,使得设计桩径很大,桩间距过密。双排桩方案:可使下排桩剩余下滑力减小50%,且桩顶高程不受上层滑面的控制,总圬工量小于单排桩方案。     

膨胀土边坡双排抗滑桩土压力监测与分析

针对某膨胀土路堑边坡中的双排抗滑桩支挡结构的土压力进行了长期监测,分析发现前排悬臂桩桩前土压力值可近似为梯形分布,桩后土压力呈三角形分布;后排全埋式抗滑桩桩前及桩后土压力值均近似呈三角形分布;在不存在明显滑动面的边坡中,不需要进行滑坡推力分配.     

平寨滑坡区桩板结构路基稳定性分析及优化设计

以贵广线平寨滑坡的线路通过方案及桩板结构设计资料为对象,建立数值计算模型.采用有限元软件 ABAQUS 研究原设计方案抗滑桩与桩板结构路基之间的受力状况.结果表明:若工程建成后出现滑坡剩余下滑力增大的情况,则桩板结构路基与抗滑桩协同受力,三排抗滑桩设置位置均较优,去掉任一排抗滑桩均影响桩板结构的稳定性;桩顶嵌入深度对基桩桩顶位移影响很小.在设计时应适当考虑滑坡推力对桩板结构路基的影响.     

圆形截面抗滑桩模型试验研究

基于相似理论,对工程实际中应用的圆形截面抗滑桩进行模型试验,观测模型桩的钢筋应力、弯矩、剪力、裂缝分布和变形情况。试验结果表明:在滑坡推力作用下混凝土承受的弯矩远小于钢筋承受的弯矩,钢筋承担了大部分的滑坡推力;在滑坡推力作用下圆形截面抗滑桩的弯矩和剪力曲线均呈S形分布;滑坡推力均匀作用在整根桩上;圆形截面抗滑桩底部为最容易发生破坏的脆弱区。     

基于多目标综合评价法的边坡抗滑桩桩位优化设计

抗滑桩-边坡体系设计中,安全系数、桩后滑坡推力和桩身长度是影响桩位确定的主要因素。利用多目标综合评价法将上述因素综合考虑,建立用于桩位选取的多因素优化模型,分别计算出不同桩位的优属度,比较优属度大小后确定最合理的桩位。研究结果表明:在边坡中部设桩时桩前土体抗力较大,桩身将滑移面分为前后2个部分,边坡安全系数、桩后滑坡推力和桩身长度较大,加固效果明显,但经济性相对较差;在坡顶或坡脚处设桩时桩前土抗力小,坡体内部容易形成新的贯通滑移面,安全系数、桩后滑坡推力和桩身长度较小,但安全性相对较差。由于不同桩位上桩前土抗力差别较大,桩后滑坡推力曲线在边坡中部出现一个平台,桩后土推力呈现抛物线形式。利用多目标综合评价法将上述因素值进行建模计算,发现将抗滑桩设置在边坡中下部,距坡脚水平距离6 m处的桩位优属度最大,这与实际工程经验相符。     

预应力锚索抗滑桩结构优化

在对各种抗滑桩支挡结构的适用条件进行系统研究的基础上,进行传统锚索抗滑桩的结构优化。研究表明,在桩身弯矩峰值处加设锚索约束,可减小桩身弯矩。运用有限元计算方法进行单锚点预应力锚索抗滑桩的内力计算,按照"削峰填谷"的思路,在桩身弯矩峰值处加设第2个锚点,并在得到的二锚点预应力锚索抗滑桩的桩身弯矩峰值处加设第3个锚点,在此结构形式的基础上,上下移动第2和第3锚点位置,直至桩身弯矩峰值最小,找出最合理的锚点位置。在同等滑坡推力作用条件下,优化后的三锚点抗滑桩比普通抗滑桩节省工程造价33%,比单锚点抗滑桩节省10%。对于厚层大型滑坡,多锚点预应力锚索抗滑桩有着更好的推广和应用价值。     

一种确定抗滑桩桩位的方法--结构设计法

抗滑桩桩位的确定是滑坡治理工程中的关键技术问题。文章以湖北省巴东县宋家屋场Ⅱ号滑坡为例 ,提出用“结构设计法”来确定抗滑桩的桩位 ,该方法充分考虑滑坡体的工程地质条件、推力曲线、结构设计和施工难易程度 ,是一种确定桩位的好方法。     

考虑桩土相互作用的抗滑桩临界桩间距研究

在考虑桩土相互作用的基础上,对确定合理桩间距的土拱的形成过程和成拱条件进行分析。根据桩受到的侧摩阻力等于桩间滑坡推力的平衡条件,提出同时存在桩侧土拱和桩后土拱,其拱厚为桩侧实际拱厚和桩后有效拱厚之和,在此基础上建立滑坡推力与抗滑桩相互作用的土拱受力模型,推导出临界桩间距的计算公式,最后通过算例进行验证,计算结果较为合理。研究结果表明：同时考虑桩侧土拱和桩后土拱比较合理。     

抗滑桩间距计算的研究

根据岩土工程力学基本原理，建立桩间土楔体力学模型，通过对桩间土体的受力分析，推导出抗滑桩间距的计算公式，得出影响抗滑桩间距的主要因素为滑坡推力大小、滑体的性质、滑体厚度及桩宽等。     

深埋式抗滑桩的受力分布规律

目前，国内外尚未就深埋式抗滑桩桩身受力分布规律、适用条件等进行系统的研究，也没有实测资料可以对照参考，故深埋桩的推广使用受到很大的局限。本文在介绍深埋式抗滑桩模试验和相关数据模拟分析的基础上，通过资料分析，就深埋式抗滑桩的桩身受力分布规律、深埋桩承担的滑坡推力与桩顶埋深之间的关系及其适用条件等问题进行了探讨，并得出了相关结认     

微型桩抗滑复合结构设计理论探讨

研究目的:通过对微型桩组合结构的理论探讨,提出相应的计算公式,以此合理确定组合桩的间距;组合桩上的桩前抗力和桩后滑坡推力,为微型桩组合结构设计提供依据.研究结论:通过研究,微型桩设计可遵循以下几点:桩间距可按微型桩等效直径的2.5～3.5倍考虑;可借用滑坡分析的计算方法来计算桩上的滑坡推力,计算模式可简化为滑面以上受推力或土压力作用的刚性顶板的多柱框架,滑面以下为了简化计算按固定端考虑;滑面微型桩加固后总的抗剪强度为滑面抗剪强度加桩的抗剪力.     

深埋抗滑桩在滑坡治理中的应用

着重介绍深埋抗滑桩的受力分布规律、适用条件以及深埋桩受到的滑坡推力大小与桩顶埋深之间的关系及其工程的实际应用，以供其他类似工程参考．     

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。     

微型桩在路堑边坡加固中的应用及机理分析

研究目的:传统抗滑桩采用人工挖孔施工,工期长并且混凝土圬工量大,难以用于路堑边坡快速加固,为此采用钻孔微型桩对广(元)~巴(中)高速公路K51路堑边坡病害进行治理,本文介绍微型桩加固工程概况及设计参数,并采用数值分析手段对带承台微型抗滑桩加固单元的加固机理进行分析。研究结论:(1)作用在微型抗滑桩上的推力近似呈三角形分布,并且微型抗滑桩加固单元内各排桩受力具有不均匀性;(2)侧向挤压作用下各排桩的受力机制差别不大,剪力和弯矩峰值随边界位移不同位置略有差异,模型试验与计算结果均表明,微型抗滑桩加固边坡的破坏模式为沿潜在滑面所产生的整体滑移;(3)承载力分析结果表明,微型抗滑桩加固单元的极限抗滑力大于设计下滑力,表明K51工点边坡选用微型抗滑桩加固方案代替原重力式挡墙是可行的,能够确保被加固边坡的安全;(4)该研究成果可为微型桩在山区边坡(滑坡)加固中的工程应用提供理论指导。     

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.     

弧形排桩—连系梁抗滑结构加固隧道口滑坡应用研究及优化设计

因隧道洞口所在坡体产生滑坡,导致隧道洞口附近衬砌发生变形破坏。为控制隧道衬砌变形破坏,采取增加型钢,加强隧道衬砌的补救措施。但在滑坡推力作用下,型钢发生不同程度的变形破坏,故此,单独加固隧道衬砌并不能有效控制隧道变形。拟采用抗滑桩加固隧道所在滑坡体,通过增加抗滑力控制隧道变形。因单桩抗滑能力有限,为保证提供足够的抗滑力,需要加大桩身截面尺寸,增加桩长,甚至增加桩数减小桩间距及增加排数,如此,会增加施工难度,提高工程造价;而通过在桩顶设置连系梁,使各桩联合作业形成整体,可提高抗滑能力。该库岸滑坡坡面与水面交界处成弧形分布,依据坡面地形将抗滑桩按弧形布置,桩顶设置弧形连系梁,并在连系梁两端设置高强度抗力桩限制其端部位移。通过具体工程实例计算分析,比较连系梁刚度对抗滑结构内力分布的影响规律及加固效果。