双排抗滑桩土拱效应影响因素的数值分析

由于目前对双排桩土拱效应的研究还处于起步阶段,该文采用FLAC3D软件对双排桩土拱效应进行研究。分析双排桩土拱的形成和发育机理,并采用单因素变化法研究了不同影响因素(如滑坡推力、土体性质、桩间距等)对双排桩土拱效应的影响。研究结果表明:在滑坡推力作用下,双排桩会先在后排桩形成土拱效应,然后逐渐传递到前排桩,形成多层土拱效应;不同的影响因素对土拱效应影响性质不同,如:黏聚力、内摩擦角和相对弹性模量对土拱效应起正相关,桩间距、泊松比等起负相关;剪胀角对土拱效应的影响不太明显。     

砂质高边坡路堑工程双排桩支护结构数值分析

针对川藏铁路某风积砂高边坡路堑工程中“双排桩+植筋挡土板”支挡结构的设计，运用理论分析和数值计算方法，对双排桩设计方法、结构形式、桩间距等主要问题进行了研究。结果表明:单位宽度设桩数量不变时，矩形布桩在结构受力、抵抗变形、桩-土作用方面均优于梅花形布桩；桩间距取2~4倍桩径时，桩间土拱效应显著，桩间土加固效果好；连接钢筋最大轴力位于两端，应采取加强措施。     

考虑土拱效应的抗滑桩桩间距计算方法研究

抗滑桩桩间距是抗滑桩支挡工程中的重要设计参数。基于边坡工程中抗滑桩桩间土拱效应的研究,建立桩后土拱的计算模型,对土拱进行受力分析,在满足两侧土拱摩擦力与下滑推力静力平衡的条件下,以土拱受力最大截面的稳定性以及拱脚和跨中截面的强度要求来确定桩间距,並将桩间距计算式应用于具体的工程实例并优化,定性地说明桩间距在不同参数影响下的变化情况。     

桩承式路堤土拱效应下的荷载传递机制离散元分析

土拱效应是路堤填料因沉降特性诱发的一种应力重分布现象,也是桩承式路堤中影响荷载传递的关键因素。文章基于离散元法构建了桩承式路堤二维数值模型并验证其有效性,然后利用路堤荷载传递效率、应力主方向以及接触力链等宏细观指标,对土拱效应下荷载传递机制进行研究。主要结论如下:不同桩间距的桩承式路堤的荷载传递效率E随填料高度h增大呈指数增长;格栅加筋能够有效提高桩承式路堤荷载传递效率;离散元裂隙网络能够较好展现桩承式路堤模型中应力重分布现象并验证了土拱效应的存在,同时也表明应力主方向偏转是土拱效应产生的实质;接触力链能够有效反映桩承式路堤荷载传递规律以及土拱效应随着桩间距的增大逐渐减弱的趋势。     

昔格达地层滑坡抗滑桩加固离心模型试验研究

由于昔格达地层具有特殊的工程地质性质,西攀高速公路通过昔格达地层时形成较多的昔格达地层滑坡。对滑坡的处治主要采用抗滑桩进行支挡。抗滑桩的设计理念是采用非连续结构,利用土体自身强度形成的拱效应来达到支挡的目的,设计时应进行桩截面尺寸及桩间距的优化,最大限度地利用桩间土体的成拱能力。通过离心模型试验,对抗滑桩加固昔格达地层滑坡形成土拱效应的现象进行研究,再现了桩间土拱形成的现象。试验表明,试验条件下的合理桩间净距约为4 m。采用对比试验方法,研究桩宽度对形成土拱及破坏荷载下拱脚稳定性的影响,发现桩宽度大小对桩间土拱的形状没有太大影响,但在破坏荷载下对拱脚的稳定性有较大影响。因此,在满足同样稳定性要求的前提下,采用较大的桩宽度可以适当地增加桩间净距的大小。     

地面超载对双排桩基坑稳定性影响的有限元分析

随着城市化进程的加快,深大基坑的应用及用地红线的限制,双排桩支护越来越受到工程技术人员的重视,国内外学者对双排桩的间距、排距、布桩方式、土体加固及土拱效应等做了较多研究,但地面超载对双排桩影响的研究较为少见。该文基于有限元软件MIDAS GTS NX,分析了地面超载对双排桩基坑桩顶水平位移、桩身位移及弯矩、基底隆起和土体塑性区的影响,得出如下结论:桩顶水平位移随着地面超载的增大而呈非线性增大;地面超载对桩身上部(埋深12m以上)位移有明显影响,对于埋深大于12m的桩身位移,地面超载的影响较小;前后排桩桩身任一点弯矩均随着地面超载的增加而增大;地面超载对基底隆起影响较小;随着超载的增大,塑性区范围逐渐增大,基坑边沿土体塑性区应控制在一定范围且不宜扩展到地面,因此超载不宜大于40kPa,严格限制超载大于60kPa的情况,因此时各独立塑性区扩展连通。     

桩板式挡土墙土压力分布特征的试验研究和数值分析

为深入揭示抗滑桩间距和桩间挡板布设位置对桩板式挡土墙土压力分布特征的影响,拟首先采用室内模型试验,研究不同桩间距与不同置板工况下桩板墙的水平受荷特性,并结合ABAQUS数值计算软件对模型试验进行对比验证,藉此探究抗滑桩间距对土拱效应影响的一般规律。结果表明：在不同桩间距下,桩前置板桩背侧土压力所达到的峰值均大于桩后置板,且同一高度下桩前置板土压力均略高于桩后置板。同时,随着桩间距的增加,桩背侧承受更多由土拱效应传递的推力荷载,致使桩间挡板位移随之增大,填土内土压力峰值向土体深处与远离桩背方向发展。在一定桩间距范围内,桩间距越大抗滑桩所承担的土压力越多,越有利于挡土板后土拱效应的发挥,但需预防桩间填土的局部坍塌破坏。采用数值模拟弥补室内模型试验监测数据的方法不足以全面获取模型内的应力应变特性。数值计算结果发现：土拱的拱矢高度与桩间距呈正相关,在一定范围内,桩间距的增加有利于土拱效应的发挥。     

加筋桩承式路堤的三维土拱效应分析与试验验证

为真实反映加筋桩承式路堤的土拱效应,采用三维球形土拱假设,建立了一种路堤荷载和均布荷载共同作用下的土拱效应分析方法。基于Hewlett土拱分析方法推导了无加筋体时路堤荷载和均布荷载作用下的桩土荷载分担表达式;对于加筋桩承式路堤,依据桩帽顶部加筋体沉降的特征,将加筋桩承式路堤分为2个部分,采用不同的沉降假设分别建立其竖向平衡方程,求得桩帽顶面和桩间土表面对加筋体的支撑力;通过离心模型试验和现场实测结果进行对比验证,采用参数分析法对影响土拱效应的主要因素进行等级评价。结果表明：加筋体抗拉强度对桩土应力比以及加筋体拉力均具有很高的影响等级,研究结果能够为分区域铺设加筋体提供理论依据。     

桩承式路堤土拱效应分析

基于单桩等效处理范围内堤身土体受力平衡,改进了传统的HEWLETT极限状态空间土拱效应分析方法,求得了桩体荷载分担比计算的解析表达式。研究了桩间距、桩帽大小和填料内摩擦角对桩体荷载分担比的影响。研究表明:土拱处于弹性状态时,改进方法计算出的桩体荷载分担比小于HEWLETT极限状态计算结果;土拱处于塑性状态时,改进方法计算结果与HEWLETT计算结果相同。设计桩承式路堤时,若填料内摩擦角较大,则应优先考虑增大桩帽宽度来提高桩体荷载分担比;若内摩擦角较小,则可适当减小桩距来提高桩体荷载分担比。大内摩擦角填料有助于提高桩体荷载分担比。给出了桩体荷载分担比计算图,便于工程应用。最后对一个工程实例作了分析。     

地震作用下抗滑桩间距计算与分析

基于太沙基松弛土压力理论，建立地震作用下桩间土拱效应受力分析模型，推导了考虑地震作用的抗滑桩间距计算公式。探讨了土拱有效影响范围和桩间土荷载分担比的合理取值，结果表明:土拱影响范围应为2.5倍的桩间净距，桩间土荷载分担比一般小于0.20。结合算例，不同地震烈度条件下桩间净距较不考虑地震时减小了8.1%~51.4%。敏感性分析显示，桩宽度、推力荷载大小和土性参数均会直接影响桩间净距计算值的大小，并且各变量对其影响程度在低烈度地震条件下更加明显。     

桩网式复合地基竖向承载性能现场试验研究

为研究桩网式复合地基的竖向承载性能,依托济青高速公路拓宽改建工程,针对高桥头路段采用的桩网式复合地基埋设了土压力监测仪器,对施工过程中桩-土应力比进行了同步监测。监测结果表明,桩-土荷载分担效应随填土高度的增加而不断发生变化,填土高度较小时,桩、土间差异沉降较小,土拱效应不足以发挥,桩-土应力比差别较小;而随着路堤高度的增大,桩、土间的差异沉降逐渐增大,土拱效应得以充分发挥,荷载逐渐向桩顶集中,桩-土应力比增大,并最终趋于稳定。     

滑坡-抗滑桩土拱效应三维数值模拟研究

土拱效应的变化规律对地质灾害治理具有十分重要的意义。基于堂梨树滑坡，研究不同埋深下土拱效应的主应力及荷载分担比变化规律。结果表明:①桩后端承土拱体现为小主应力拱，拱脚为桩后侧面，拱形呈M形；桩间端承土拱体现为大主应力拱，拱脚为桩间侧面，拱形呈抛物线形；滑坡推力主要由桩后端承土拱承担。②桩体埋深不同，土拱的承载能力、分级承担比例及土拱形状均会发生改变，承担荷载与土拱拱层厚度和分布范围呈正相关。     

双排桩结构在基坑支护中的应用研究

在Rankine土压力理论和文献[1]的基础上,采用荷载结构法,对具体工程中双排桩结构进行计算,得出了双排桩位移及弯矩分布情况;另外采用地层结构法进行计算,探讨了前后排距对双排桩的影响,得出在双排桩支护结构最优的排距。对双排桩支护结构的设计有一定的指导意义。     

地面超载作用下双排桩结构计算分析

基于《基坑工程手册（第二版）》中的内容,参照Rankine土压力理论,考虑地面超载作用并结合具体工程实例,推导出考虑地面超载作用土压力分布模式。结合双排桩前后排桩的土压力分配模型,并采用荷载结构法,利用midas计算软件对双排桩进行了结构计算,得出双排桩水平位移和弯矩,对双排桩的设计有一定的指导意义。     

门架式双排桩结构模型试验与计算模型研究

为了提高对门架式双排桩结构特性的认识,首先对门架式双排桩的结构计算模型进行探讨,基于传统的普通抗滑桩的计算思路,得出门架式双排桩的差分计算模型。然后进行门架式双排桩结构模型试验,对门架式双排桩的结构受力特性进行分析。从理论计算和模型试验两个方面来对门架式桩结构特性进行研究,最后得出:有别于传统的双排桩结构,门架式双排桩由于桩顶连系梁的存在,使其超静定结构的优势得到充分发挥,有效降低了桩身最大应力,避免了应力过于集中,比传统的双排桩可以承载更大的滑坡推力,是一种非常有前景的支挡结构。     

桩径对双排式钻孔抗滑桩的影响研究

针对治理推力较大的滑坡工程中常用双排抗滑桩,运用有限元程序ABAQUS建立双排式钻孔抗滑桩的有限元三维分析模型,在其它条件不变的情况下,分别改变模型中桩径,进行单因素分析。结果表明:在确定的桩间距和排间距下,桩径的变化,对双排式钻孔抗滑桩的桩的位移、内力、前后排桩承担滑坡推力的比例等均有影响;对桩身位移的影响尤其明显。桩径取值应有一个合适的范围,建议双排式钻孔抗滑桩桩径不宜小于1m,在施工条件可行的情况下,宜选择直径较大的钻孔抗滑桩;双排式钻孔抗滑桩具有施工安全、速度快、节省成本等优点,值得推广。     

桩网工法处理城市快速路的现场测试与分析

为了解桩网复合地基的工作机理,对东莞市东部快速路的4个断面进行了现场测试。重点对各个断面的桩顶沉降、桩间土沉降、桩顶应力以及桩间土应力等测试结果进行了详细的分析和比较。结果表明:桩网复合地基能够有效地减小路基总沉降和桩土沉降差,桩土沉降差为14～47 mm;路堤填土中存在明显的土拱效应;土拱高度集中在0.76～0.94倍的桩净间距之间,平均为0.88倍的桩净间距;桩土应力比和桩土沉降差在变化过程中基本保持着同步性,桩土沉降差与土拱效应发挥程度密切相关,桩土沉降差是产生土拱效应的前提条件。     

考虑自重应力的悬臂式抗滑桩三维土拱效应及合理间距研究

为了探讨路堑边坡悬臂式抗滑桩的合理间距问题,考虑到自重应力的存在及桩间土的受力特点,根据桩间滑体自身的强度条件及土拱的轴向应力与拱跨的关系,建立了三维计算模型;推导出悬臂式抗滑桩的临界高度与最大桩间净距的计算公式,并结合计算公式研究了桩间距对相关参数的敏感度,模拟了桩间土拱效应沿高度分布的空间形态,分析了桩后土拱效应的影响范围;通过工程实例对推导的合理桩间距计算方法进行了验证.结果表明:实际设计值与计算结果基本一致,在对悬臂式桩土拱效应进行研究时应建立三维模型.     

桩间净间距对不同截面抗滑桩土拱效应的影响研究

选取圆形与矩形两种典型截面，运用PFC2D离散元程序，建立不同桩间净距比n的抗滑桩模型，并通过离心机试验与其中一组模型进行对比，研究桩间净距比对土体颗粒移动、力链网络分布、土拱最大承载力与桩土荷载分担比的影响。结果表明:矩形桩的土拱现象比圆形桩明显，且矢高较大；同一n时，圆形桩的土拱极限承载力是矩形桩的73%~84%，桩土荷载分担比是92%~97%；随n增大，土拱矢高减小，土拱极限承载力呈折线形下降，荷载分担比呈线性减小，截面形状作用影响减弱。     

上覆荷载对坡体及支挡结构稳定性的影响研究

采用数值模拟的方法,从滑带分布、桩身弯矩、桩身位移三个方面研究了上覆荷载对坡体及支挡结构稳定性的影响。结果表明:在上覆荷载一定时,随着荷载位置距坡口线距离越远,坡体剪应变增量越小即滑动面位移量越小,但会导致滑体范围增大,抗滑桩桩身最大弯矩及桩身位移均呈逐步增大趋势;上覆荷载距坡口线较远时,滑坡的支挡强度要比上覆荷载距坡口线近时要大。