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.     

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。     

锚杆框架梁-双排抗滑桩支护膨胀土边坡工作特性分析

以某膨胀土路堑边坡支护结构为工程背景,对埋设于锚杆、框架梁和抗滑桩中的测试元件进行现场监测,通过对实测结果与数值模拟结果的综合分析,探讨锚杆框架梁-双排抗滑桩结构支护膨胀土边坡的工作特性结果表明:上排埋入式桩的桩前、桩后土压力均为三角形分布,下排悬臂式桩的桩前土压力接近矩形分布,桩后为三角形分布。本试验工程的最优锚固角为25°,但锚固角变化对边坡稳定性影响不大;当桩排距较小时,边坡安全系数随桩排距的增加而逐渐增大,最优桩排距为8倍抗滑桩截面宽度。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

基坑双排桩支护结构的特征分析

基于有限元分析方法,对基坑双排桩支护结构的基本特征进行了探究,计算得到了前排、后排桩的轴力、剪力、弯矩及水平位移情况,并进一步分析了桩间距对桩体水平位移及基坑稳定性的影响。研究结论为双排桩在基坑支护工程中的设计与应用提供参考。     

桩网结构路基土拱效应离散元研究

建立桩网结构路基的离散元模型,从散粒体和微观角度研究了桩网结构路基中的土拱效应。结果表明:土拱效应随着桩间土的沉降而发展变化,桩间土发生较大的沉降后土拱效应才能达到极限状态。桩顶平面上方1.67倍桩净间距范围内土体的密实度受土拱效应的影响,土体孔隙率的变化与土拱效应发展保持一致。土拱效应发展过程中土体的竖向位移远大于水平向位移,桩顶上方竖向位移小于桩间土上方竖向位移,等沉面的高度位于2.7倍的桩净间距处。土体中竖向应力的影响范围与密实度的影响范围相同,土拱高度为该影响范围的上限,在该范围内土压力系数随土拱效应发展而变化,但两者变化并不一致,且土压力系数在桩顶上方和桩间土上方也不相同。     

桩承地基土拱高度计算方法的研究及分析

综合考虑路堤填土高度、填土性质、桩帽大小及桩间距等因素,提出简便的土拱高度计算方法。具体分析了桩帽大小、桩间距,以及路堤填料高度和性质等因素对土拱高度及土拱高度与桩净间距之比的影响。结果表明:土拱高度受填土性质、桩帽、桩间距及填土高度等因素影响,其中受摩擦角、桩帽大小和桩间距影响较大,在设计时可首先考虑加大桩帽、减小桩间距或增加填料摩擦角的方式降低土拱高度来满足工程需求。在实际工程正常参数取值范围内,土拱高度大概集中在1.02～1.42倍的桩间净距范围内。     

反力弹簧法解双排桩结构内力

双排桩反力弹簧法是在比例系数法的基础上结合排桩反力弹簧原理提出的1种新的计算双排桩结构内力的方法。采用反力弹簧模拟双排桩入土部分的土、桩共同作用问题,不同的土层选用不同刚度的弹簧进行模拟,使得双排桩支护结构简化为1个受多个弹簧约束的超静定门字形刚架,然后根据结构力学力法原理进行分析计算,即可求得双排桩结构内力。与常规的比例系数法相比较,用反力弹簧法求解双排桩结构内力,无需假设和考虑结构嵌固点,可以准确描述土的变形情况和考虑土体的分层情况。运用推导出的反力弹簧法求解双排桩结构内力计算公式,进行双排桩实例分析计算,计算得出的弯矩(应力)分布规律与现场测试结果基本吻合,说明应用反力弹簧法计算分析双排桩结构内力是可行的。     

边坡桥梁桩基大型振动台模型试验研究

通过大型振动台试验,研究地震荷载作用下某铁路线上一代表性的陡坡地段抗滑桩支护桥梁桩基结构体系的抗震性能。模型与原型按照尺寸相似比1:40进行模型试验相似设计。模型试验通过输入的正弦波和汶川波的测试结果分析边坡模型地震作用规律。结果发现:桥梁桩和抗滑桩桩间土压力呈三角形分布,抗滑桩后土压力呈"R"形分布;边坡对监测点加速度有放大效应;位移随地震荷载增加而增大。抗滑桩的各种响应强度均大于桥梁桩基,说明抗滑桩对桥梁桩基有很好的支护作用。试验研究为边坡抗滑桩-桥梁桩基新结构抗震设计奠定了良好的基础。     

混凝土排桩主动隔振研究

为研究混凝土排桩桩长、埋深和桩间距对主动隔振的影响,以振幅降低比作为评价指标,将振幅降低比小于0.5的区域定义为有效隔振区域,进行混凝土排桩室外试验。基于本文试验条件,详细分析上述因素对隔振区域的影响。研究结果表明:各因素对隔振区域均有影响。桩长与瑞利波波长的比值越大有效隔振区域越大,但比值为0.5之后,再增加比值有效隔振区域增幅不大,当比值为0.76时,可以获得比较大的有效隔振区域。埋深与瑞利波波长的比值越大有效隔振区域越小,当比值为0.32后,不存在有效隔振区域,较小的埋深可以取得很好的有效隔振区域。桩间距与瑞利波波长的比值越小有效隔振区域越大,当比值为0.27时,有效隔振区域已经很小。     

轨道交通路基段减隔振屏障的模型试验研究

为了研究不同因素对屏障减隔振效果的影响,通过模型试验得到300 Hz内10 Hz整数倍的不同频率简谐荷载引起的振动波在地表的传播衰减规律,并对比分析无屏障及钢筋混凝土板、泡沫塑料板、非连续空井排、连续空井排、不同排距排桩、不同排数排桩等不同减隔振屏障措施的减隔振效果。试验结果表明:钢筋混凝土板屏障的减隔振效果最好;非连续空井排屏障与排桩屏障的减隔振效果无明显差异;当桩距固定为1.5倍桩径,调整排距至2.5倍桩径时,排桩屏障的减隔振效果最佳;排数越多,排桩屏障的减隔振效果越好;在各类减隔振屏障后均存在一定范围的振动隔离区,在振动隔离区范围外,屏障的减隔振效果消失。     

桩承式路堤土拱效应形成机制离散元模拟

针对桩承式路堤,分别建立二维和三维离散元分析模型,开展土拱形成过程数值模拟。从细观角度研究不同路堤高度条件下桩承式路堤土拱形态和荷载传递机制,获得土拱效应充分发挥条件下的土体沉降模式,其模式呈现为椭圆形拱状。二维分析结果表明,当路堤填土高度达到一定值时,其高度约为0.8倍桩净距。由于二维土拱模型只能反映一个截面上的土拱效应,因而高估了路堤荷载传递效率。相比二维Trapdoor分析结果,三维条件下土拱效应充分发挥时所需的桩-土差异沉降更大,桩顶和桩间土压力随差异沉降的变化速率更慢,荷载传递效率更低且受填土高度影响更高。     

深基坑双排桩结构受力变形机理及其计算模型研究

近年来,为了适应国内城市地下工程建设蓬勃发展带来的地下工程密集化、复杂化等方面的需要,深基坑开挖时双排桩围护结构因具有侧向刚度大、控制变形能力强、施工快速等特点在各种大型深基坑工程中得到了较为广泛的推广和应用。但实际设计过程中,由于该结构的变形机理与计算模型尚未有统一的理论,其设计方法比较杂乱,存在一定程度的保守设计。依托南京梅子洲青奥城地下空间工程及其现场监测数据,采用有限元计算模型对近年来在地下工程中逐渐得到推广使用的双排桩围护结构的变形机理、土压力分布规律等进行探讨和研究;在此基础上,结合与目前广为应用的理正双排桩模型和新规范双排桩模型的对比分析,研究并提出更吻合实际的、精确反映结构变形和力学特性的双排桩围护结构的修正设计计算模型,该模型架构清晰,准确性高,贴近实际工程设计,可以大力推广应用于双排桩结构的计算分析。     

铁路桥梁桩基础抗震性能拟静力试验研究

为了研究群桩基础在水平荷载作用下地基土及桩身进入非线性状态后桩身内力变化过程和应力分布规律,通过对群桩基础缩尺比例模型进行拟静力试验,分析研究桩基础的破坏机制、承载能力及桩身应力分布;采用M塑性铰模拟墩的弹塑性、PMM塑性铰模拟变轴力作用下桩身的弹塑性和日本规范中推荐的方法模拟土的非线性建立有限元模型,对群桩-承台-墩整体结构进行PUSHOVER分析。结果表明:(1)水平荷载作用下,各桩受力不均匀,外排桩的桩身应力大于内排桩的桩身应力;(2)高承台桩桩身最大应力点位于土面以下2~4倍桩径范围内。