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。     

考虑桩侧及桩后土拱联合作用的抗滑桩桩间距研究

为探究抗滑桩合理桩间距的计算方法,首先,考虑桩侧土拱及桩后土拱的联合作用,建立出相应的双土拱简化计算模型。其次,基于Mohr-Coulomb破坏准则及极限平衡理论,依次分析桩侧土拱、拱间土体及桩后土拱的受力特性。然后,以静力平衡与拱脚处截面强度为控制条件,分别获得桩侧土拱及桩后土拱的极限承载力,进而联立求解出联合作用时的极限承载力,并在此基础上,推导出抗滑桩合理桩间距计算公式。最后,通过某工程实例对此计算公式进行了验证,结果表明:理论计算与工程实例结果吻合较好,该公式用于抗滑桩工程中计算合理桩间距是可行的;并对比分析了其他现有理论计算结果与实际值存在偏差的原因,进一步验证了双土拱模型的优越性。此外,为探究合理桩间距的影响因素,依次分析了土体抗剪强度指标(内摩擦角及黏聚力)、抗滑桩截面尺寸(正面宽度及侧面宽度)、均布滑坡推力及滑坡推力分布形式(沿桩长方向)等参数对合理桩间距的影响,并综合考虑各参数拟合出合理桩间距的简化计算公式。结果表明:合理桩间距随土体黏聚力、抗滑桩侧面宽度及抗滑桩正面宽度增大近似呈线性增大,随土体内摩擦角增大呈非线性增长且增长速率逐渐增大,而随着滑坡推力的增大,合理桩间距呈现出非线性减小且趋势逐渐减缓。     

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。     

基于土拱效应双排桩不同布置方式对支挡性能的影响

采用基于非连续介质的离散元软件PFC2d,对双排抗滑桩可能的布置方式(平行布置和交错布置)所形成的土拱效应进行分析研究,并基于土拱效应研究前后排桩间距及双排桩间距对每种布置方式下双排桩的支挡效果进行探讨。结果表明:交错布置的双排桩由于前排桩可以直接用来作为后排桩"溢出"荷载的拱脚,比平行布置的双排桩具有更优的支挡性能;随着双排桩间距的增大,两种布置方式的双排桩所能承载的荷载均呈现降低的趋势,同时交错布置的双排桩比平行布置的双排桩的极限和残余支挡荷载均要大;前后排桩间距对两种布置方式的双排桩支挡性能影响较大。建议使用交错布置来浇筑双排桩,其中双排桩间距和双排桩前后排桩间距不宜大于4倍的桩径。     

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。     

考虑土拱效应的双排抗滑桩桩侧土压力计算

分析了双排抗滑桩结构承载的最不利状态.首先考虑纵向桩间土拱成拱机理,利用土拱抛物线拱轴线的几何特征及拱脚处的力平衡及应力状态,导出作用于双排桩桩侧的坡体土压力分布;然后针对双排抗滑桩桩间土体有限边界特点,通过对桩间土不同区域分别采用薄层单元法对土压力的分布模式进行求解,导得桩间土作用于双排抗滑桩桩侧土压力分布,由此得出...     

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。     

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。     

抗滑桩桩间距计算探讨

抗滑桩桩间距计算是滑坡防治工程的关键问题.基于对滑坡工程中抗滑桩桩间土拱效应力学模型的分析,采用摩尔-库仑强度准则,利用桩间土体在极限状态下的静力学平衡条件得到桩间距的计算公式.运用该公式对一抗滑桩工程实例进行计算并优化,结果表明,该桩间距计算公式具有较好的适用性,可推广采用.     

单排抗滑桩桩间距对土拱效应影响的数值分析

对边坡工程中抗滑桩间土拱效应的产生机理进行了分析。通过平面应变数值模型,对桩间土拱效应与桩间净距的关系进行了研究。解决了在其他因素不变的情况下,形成土拱效应时抗滑桩间距的合理范围的问题。     

抗滑桩桩间土体稳定的可靠性分析

岩土参数的变异性对抗滑桩的稳定性有重要影响,可靠性分析是抗滑桩设计的发展方向。基于“土拱效应”建立了抗滑桩桩间土体稳定的极限状态方程,采用Rosenblueth法进行可靠度计算,结合工程实例进行了抗滑桩桩后土体稳定的可靠性分析,并讨论了岩土抗剪强度变化、设桩间距对桩问土体稳定可靠性的影响。研究表明,采用抛物线性的土拱建立桩间土体稳定的极限状态方程更符合实际,桩间土体的稳定性随岩土体抗剪强度的增加而增大,随设桩间距的增大而减小,存在一个合理的设桩间距。     

西部交通建设科技项目《昔格达地层公路修建技术研究》通过鉴定验收

交通部西部交通建设科技项目《昔格达地层公路修建技术研究》(编号:200331880055)项目,由四川省交通厅公路规划勘察设计研究院主持,四川攀西高速公路公司、西南交通大学、成都理工大学和四川大学参加。项目依托于西攀高速公路,该路沿线地质条件复杂,地质灾害频发,尤其160km长路线其中90余km穿越了昔格达地层。针对昔格达地层特殊的工程性质,为了解决工程建设中路基、边坡、桥基、滑坡治理等的问题,该项目共进行了6方面的研究工作,包括昔格达地层岩土工程特性、路堑边坡稳定性分析与防治技术、桥梁桩基承载性能和机理、抗滑桩支挡技术、昔格…     

高填方路堤PHC管桩加固软土地基土拱发育演化特征研究

依托京滨铁路宝坻至滨海新区段JBSG-3标段的建设项目工程,基于现场原位试验,分析在含有软土地层的崎岖地形下填筑大于30 m的路堤,加固高填软基路堤中土体的土拱演化规律,探究预应力高强混凝土（PHC）管桩在高填方路堤中抑制土拱效应的效果。研究表明：群桩（管桩）能够有效地提高桩间土体的承载性能;地基加固方式深受基底压力分布规律的影响,当基底压力呈非均匀分布时,会导致桩间土压力过大,极端情况下局部超过地基承载力设计值;压实桩端土体导致桩间土压力上升和桩承荷载下降现象,若荷载较大时,也存在桩端产生“刺入”现象,引起桩间土沉降速率低于桩体沉降速率;管桩复合加固高填方路堤中土体的土拱演化规律的关键因素是持力层和荷载强度,若桩端产生刺入情况会引起土拱骤停,导致桩间土剪切破坏,引起高填路基整体变形,进一步加深桩体形变量,可通过设置连梁来减少桩体不均匀形变,提高其整体稳定性。     

黄土地区抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成演化过程试验

抗滑桩是大型交通基础设施中稳定边坡和治理滑坡的主要手段之一，嵌固段桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，被动土拱的形成演化过程是抗滑桩水平抗力调整的关键。通过几何缩尺比例为1∶15的抗滑桩物理模型试验，对桩前被动土拱的形成演化过程进行了探究。根据抗滑桩桩前被动土拱和模型试验系统的对称性，自主设计土压力传感器的布设方案，以保证在试验过程中对桩前土体各测点的x和y方向土压力分布规律进行实时采集；采用千斤顶对模型桩施加水平荷载，对加载过程中抗滑桩嵌固段桩身弯矩、桩前土压力及桩前土体应力变化规律进行了分析。绘制桩前土体应力云图并对桩前被动土拱拱轴线进行了拟合，同时采用数值模拟方法进行对照分析，以揭示桩前被动土拱的演化过程。结果表明：①桩身弯矩和桩前接触土压力均在嵌固点下4倍桩宽处附近出现极大值，后随埋深逐渐减小；②桩前被动土拱是由相邻桩对桩前土体的相互作用使主应力发生偏转而逐步形成的，其演化过程可分为初步形成阶段、承载阶段和破坏阶段；③桩前被动土拱拱轴线呈抛物线形式，随埋深逐渐增大形成被动土拱所需桩顶位移随之增大；④同一埋深处桩前被动土拱矢跨比随桩顶位移增加而逐渐变大，在承载阶段土拱矢跨比随埋深逐步减小。     

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.     

桩墙联合支挡结构在陡坡填方滑坡治理中的应用

依托贵州省某高速公路陡坡填方路堤滑坡治理工程,对已竣工路肩墙在路基滑坡牵引下破坏垮塌的实际问题,在路肩位置采用仰斜式路肩墙与抗滑桩联合支挡结构进行治理;运用FLAC3D对桩墙联合支挡结构进行计算,分析治理后的边坡变形沉降、稳定性及其各部分受力特点。治理效果表明：桩墙联合支挡结构治理后边坡稳定性较好,变形、裂缝均在设计控制范围内。     

抗滑桩桩间土拱效应试验方法的研究

抗滑桩桩间土拱效应是抗滑桩桩距设计时需要考虑的重要因素,合理的桩距才能保证土拱效应的发挥。根据土拱效应的原理设计试验方案,经过试验验证,文内提出的试验方案可行,接近于工程实际。     

昔格达地层泥质粉砂岩灌注桩承载性状试验研究

西攀路昔格达地层分布广泛,桥位桩桩基大多数置于昔格达地层中,该桩基承载性状研究资料缺乏,根据对西攀路安宁河蒲坝工点试验段4根灌注桩的现场静载试验结果分析,揭示了昔格达地层灌注桩承载特性和荷载传递机理,得出了昔格达地层泥质粉砂岩的侧摩阻力、桩端阻力及桩尖容许承载力。     

渗流作用下被动桩桩后土体的破坏机理

基于离散元的颗粒流方法和计算流体动力学的Navier-Stokes方程,建立了渗流作用下的被动桩桩后土体变形分析模型;分别用墙和圆形颗粒模拟桩和土体固相颗粒,用Navier-Stokes方程描述土体渗流,研究了渗流作用下桩后土体的变形破坏过程、影响因素和防治措施。结果表明:桩后土体在渗流作用下形成土拱效应,但随着土拱附近颗粒楔紧,局部水力梯度增大,土拱从拱脚开始破坏;渗透压力对桩后土体能够提供的最大阻滑力影响较大;增大桩表面粗糙度或者在桩后侧端部增加过滤墙结构能够提高被动桩对桩后土体提供的最大阻滑力。研究结果揭示了渗流作用下桩后土体的变形破坏规律,可为渗流条件下被动桩工程的优化设计提供依据。     

砂性土中土拱演变阶段及影响因素试验探究

通过室内平面应变条件下的模型装置实现土拱形态的可视化,将砂性土中土拱演变过程简化为3个阶段:最初形成的拱、临界拱及最终破坏状态。对试验过程中最初形成的土拱形态进行拟合,确定了土拱效应的最初形态接近抛物线。同时,对土拱演变阶段的影响因素(含水率、回填方式及回填后堆加荷载)进行了分析。试验表明:砂性土含水率对土拱效应的演变阶段影响较大,回填方式及回填后堆加荷载对具有土拱效应的土体稳定性有明显的影响。文中结论可为土拱效应理论的发展及工程应用提供借鉴。