螺旋钢桩加固土质边坡稳定性分析

为研究螺旋钢桩快速加固土质边坡效果,首先验证有限元软件PLAXIS运用强度折减法计算土质边坡稳定系数的可靠性,其次采用正交试验设计方法,选取螺旋钢桩加固位置、桩长以及螺旋叶片直径3个因素对加固效果进行参数敏感性分析,每个因素下选3个水平,并以边坡稳定系数和失稳滑动范围作为加固后土质边坡的评价指标。基于有限元强度折减法分别对9组正交试验对算例中的土质边坡分析。结果表明,加固后边坡稳定系数均有提高;螺旋钢桩在边坡中的桩长为边坡加固中应首要考虑的因素,在一定范围内,桩长越大边坡稳定系数也增大,边坡失稳滑动的范围将减小;加固位置影响次之,叶片直径影响最小。     

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。     

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。     

碎石桩与抗滑桩联合加固斜坡软弱地基路堤的工作机理分析

为进一步明确碎石桩与抗滑桩联合加固斜坡软弱地基路堤的工作机理,本文建立无加固措施、碎石桩加固、抗滑桩加固及碎石桩与抗滑桩联合加固斜坡软弱地基路堤的FLAC3D数值分析模型,研究4种工况土体的水平位移、竖向沉降及抗滑桩桩身内力与变形。结合正交设计方法,探讨斜坡软弱层土体重度、黏聚力和内摩擦角对抗滑桩桩身最大弯矩的影响权重排序。碎石桩、抗滑桩加固斜坡软弱地基分别可以明显约束竖向沉降、水平位移,而碎石桩与抗滑桩联合加固能同时削减竖向沉降及水平位移。碎石桩加固斜坡软弱地基,潜在滑动面一定程度上移;联合加固时抗滑桩桩身内力及变形较直接进行抗滑桩加固有较大幅度衰减,斜坡软弱层土体内摩擦角的变化对抗滑桩桩身最大弯矩的影响远大于黏聚力与重度变化。所获结论有益于碎石桩与抗滑桩联合加固斜坡软弱地基路堤时抗滑桩设计技术改善。     

桩底位置对含可液化土层桩承桥台地震反应的影响分析

为研究桩底位置对含可液化土层桩承桥台地震反应的影响,依托唐山大地震震害实例,建立双桩情况下可液化土层位于地基中部桩承桥台的三维数值模型,并基于有限差分法进行动力计算,从静力平衡时模型底部水压力、动力计算中桥台倾斜方向和沉降量与实际震害调查结果对比3个方面验证模型的合理性。以该模型为基准,通过改变桩长,分析不同桩底位置情况下桩承桥台地震位移响应、桩身弯矩响应以及可液化土层的液化特征。研究结果表明：所有桩长情况下,桥台震害位移模式均为整体滑移前倾式,桥台向河心倾斜。桥台位移与倾斜角度随桩长的增加逐渐减小,与桩底相对可液化土层位置无明显关系,同时桥台与路堤、桥台与地基之间的相对位移也逐渐减小。桩端位于可液化土层下界面上方时,桩身弯矩最大值出现在桩顶处,桩长的变化对于减弱土层液化影响较小,可液化土层接近完全液化。桩端位于可液化土层下界面下方时,桩身弯矩最大值出现在桩顶以及可液化土层与非液化层交界面处,且最大值远大于位于上方的情况,桩长越长,可液化土层中实际发生液化的土体越少,桥台整体稳定性越好,但需对可液化土层与非液化层交界面和桩顶位置进行抗震加固设计。若可液化土层发生液化,其初次液化发生的时...     

铁路刚构斜拉桥主墩大型基础深切灰岩顺层山坡治理技术

以黔张常铁路长湾澧水大桥2号墩大型基础深切灰岩顺层山坡的加固为依托,通过分析灰岩中软弱夹层的形成、层位及边坡稳定性,确定边坡的治理措施。对灰岩节理发育情况和滑面进行地质调查,结合钻孔判定软弱夹层的层位;再结合边坡稳定性检算,分析边坡的稳定性。研究结果:层面充填泥土的浅层灰岩处于临界状态,遇扰动可能滑动;基坑开挖后,按深层层面抗剪强度检算的边坡稳定系数不能满足要求。优化设计与施工组织,采取降低临空面高度、减少施工因素影响、加固边坡等综合治理措施。     

路堤荷载下粉喷桩复合地基临界桩长的试验研究

通过两个铁路软土路堤的现场原位试验,从变形的角度,对路堤荷载作用下粉喷桩复合地基临界桩长进行了分析.在常规的水泥掺入比、桩径等条件下,临界桩长出现与否,与土层条件、桩身强度、桩体是否打穿软土层有关.对于桩体强度较均匀、打穿软土层至相对硬层的粉喷桩复合地基不存在临界桩长,而对桩体下部较软弱、未打穿软土层的悬浮式粉喷桩复合地基,存在临界桩长.     

高速铁路柔性路基下CFG桩弯曲破坏研究

水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基因其成本低、桩体刚度大、沉降小,广泛应用在对工后沉降要求较高的高速铁路路基加固工程中,但是关于柔性路基下复合地基稳定性和破坏模式的研究尚不成熟。结合工程实例,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了铁路柔性路基下CFG桩地基稳定性和破坏模式。研究表明:与复合地基剪切破坏准则和BS 8006-1:2000规范获得的稳定系数相比,基于弯曲破坏强度理论计算得出的CFG桩复合地基稳定系数最小;基于CFG桩弯曲破坏模式得出的最危险圆弧滑动面与不加CFG桩时不重叠;对于柔性路基下CFG桩加固的复合地基,当下伏地层土质较差时,可在路基外设置1～2排桩;CFG桩顶加筋垫层可以提高桩体承受侧向荷载的能力,从而提高桩网结构复合地基的稳定系数,降低弯曲破坏发生的概率。     

加固膨胀土边坡的单排抗滑桩受力性能分析

根据边坡浅表层的膨胀力随深度变化模型,将膨胀力引入到抗滑桩受力分析及膨胀土边坡稳定性分析中。基于4类经典的边坡稳定性极限平衡条分法并考虑桩间局部土体对抗滑桩的摩阻作用,给出膨胀土边坡抗滑桩的剪力计算方法—在给定设计安全系数下以桩身剪力取得最大值为条件迭代计算,得到了是否考虑抗滑桩桩间土体摩擦作用的桩身剪力上、下边界值的解,以及在给定安全系数下的加桩边坡潜在最危险滑面位置的圆弧型滑面搜索算法。对云桂铁路一工点膨胀土路堑边坡实例分析结果表明:考虑膨胀力时桩身剪力较不考虑膨胀力时显著增大,膨胀力越大剪力也越大;若不考虑膨胀力剪力约降低80%~90%,偏于不安全;通过简化Bishop法、Morgenstern-Price法和Spencer法分析得到的抗滑桩剪力结果较为接近,而Fellenius法的计算结果则大于前三者,最大偏差约20%。     

考虑边坡效应的桥梁桩基受力分析

基于边坡上桥梁桩基的受力特点,考虑边坡对桩基的土推力和土抗力效应,依据桩段的静力平衡条件,建立考虑边坡效应的桩基础静力微分方程,采用有限差分法,建立考虑边坡效应的桩基础变形和内力的计算公式。结合某铁路桥梁桩基,分析边坡效应对桩基位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的影响规律。结果表明:边坡效应使边坡上桩基的受力更为不利,与不考虑边坡效应的平地桩计算结果相比,考虑边坡效应后桩顶最大位移可增大78%,桩侧最大土压力可增大135%,并改变了潜在滑动面附近区域的弯矩和剪力分布;设计荷载下边坡上桩基的位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的包络图将不再如平地桩那样以桩轴左右对称分布,而是桩基靠近边坡外侧的数值更大;在进行桩基设计和钢筋配置时不仅需要考虑边坡效应引起的变形和内力的增大,还应考虑不同荷载方向引起的力学性能在边坡内外侧的差异。     

不同桩端下卧层桩基负摩阻力模型试验研究

研究目的:桩侧负摩阻力对桩产生下拽力,导致基桩沉降增大,竖向抗压承载安全等级降低,甚至造成桩体破坏。为分析不同桩端下卧层(黄土和粗砂)对基桩沉降和负摩阻力的影响,本文通过室内模型试验,对比研究两种下卧层情况下桩体、桩周土变形及桩身轴力分布的差异,明确基桩中性点位置的变化规律并给出建议值。研究结论:(1)下卧层对桩周土沉降的影响较小,但对桩身沉降的影响较大,相同堆载等级下粗砂下卧层的中性点位置明显低于黄土下卧层;(2)两种下卧层的桩身轴力都随堆载等级的增大而增大,但粗砂下卧层的下拉荷载和桩端反力明显大于黄土下卧层;(3)两种下卧层情况下,依据桩土相对位移和桩身峰值轴力确定的中性点位置基本一致;(4)在实际工程中应根据桩端下卧层的地质情况,采取适当措施,尽量减小基桩负摩阻力,充分发挥基桩的承载性能;(5)建议黄土下卧层中性点位置取0.51l~0.6l,粗砂下卧层可取0.6l~0.8l;(6)该研究成果可为类似工程堆载条件下桩基中性点的确定及设计提供一定的参考。     

微型桩地震动力特性数值模拟研究

微型桩是一种新型边坡支挡结构,地震中耗散能量较多,在边坡工程抗震抢险中被优先使用。目前微型桩的研究主要为静力特性的研究,对其动力特性的研究较少。运用数值软件FLAC3d对平行布置微型桩和"人"字形布置微型桩的动力学特性进行分析研究。研究表明:两类微型桩在地震作用下弯矩呈现"S"形分布特点,剪力呈现"〉"形的分布特点;当地震波峰值加速度0.4g时,地震作用对两类微型桩的弯矩和剪力影响较小,当地震波峰值加速度≥0.4g时,地震作用对两类微型桩的弯矩和剪力影响较大;"人"字形微型桩同平行微型桩相比桩身弯矩较大、剪力较小,"人"字形微型桩的抗震承载能力更强,抗震效果更佳。     

基于对数螺旋滑移面的土质高边坡土钉加固方法研究

简要介绍一种新的土质边坡滑裂面破坏形式--对数螺旋滑裂面.考虑了土钉抗剪作用后建立了土质边坡对数螺旋滑移面破坏形式的计算模型,给出了土钉剪力、轴力以及应用极限平衡法下的安全系数求解公式,对边坡加固后的稳定性进行了分析.对某一工程实例进行了对比分析,用实际数据论证了土钉抗剪作用不能被忽略的结论.     

不同加荷顺序下单桩负摩阻力模型试验研究

研究目的:基桩负摩阻力对桩产生下拉荷载,增大桩身轴力和端阻力,甚至导致桩身破坏。由于桩周土和桩体承受荷载后的沉降发展过程不同,桩载与堆载施加顺序必然对桩体负摩阻力产生较大影响。本文通过模型试验,研究不同桩端持力层条件下堆载和桩载施加顺序对单桩负摩阻力的影响。研究结论:(1)先堆载后桩载工况下,堆载完成后,中性点离桩顶最远,随着桩载增加,中性点逐渐上移,最终黄土和粗砂持力层中性点位置分别在桩顶下0.49l和0.56l处;桩身轴力呈先增加后减小的趋势,单桩承载力发挥系数分别为0.69和0.57;(2)先桩载后堆载工况下,施加桩载时,桩身轴力沿深度逐渐减小,无中性点,施加堆载时,轴力呈先增加后减小的趋势,中性点出现并逐渐下移,最终黄土和粗砂持力层的中性点位置分别在0.41l和0.50l附近,单桩承载力发挥系数分别为0.86和0.69;(3)同种持力层情况下,先桩载后堆载的承载力发挥系数较先堆载后桩载的大,安全储备小,实际工程中应严格控制堆载宽度、集度及堆载边缘距桩中心的距离;(4)在实际工程中应综合分析地质条件、桩基的受力特点及承载要求,选取合适的加载顺序来减小桩身负摩阻力;(5)该研究成果可为堆载条件下桩基的设计提供参考。     

广东省龙川至怀集公路边坡滑坡机理及加固措施

根据广东省龙川至怀集公路某边坡滑坡设计及滑坡现状,通过现场调查及地质勘察对边坡进行分析,表明造成滑坡的直接原因是短时强降雨导致全风化层强度降低,诱发因素是放坡开挖造成坡脚剪出口贯穿;通过对现场深部位移监测数据及对滑坡周界的分析,确定滑坡主滑动面倾角为17°,潜在滑动面倾角为24°,据此提出了竖向钢花管群桩+斜向预应力钢锚管框架梁加固治理措施。对加固方案进行模拟分析,结果表明加固效果良好。     

降雨入渗条件下矿坑边坡稳定性分析

结合现场工程实际,根据渗透张量计算程序得到灰岩渗透张量,针对不同降雨工况,对比分析边坡在加固前后位移和安全系数变化规律,以及坡体加固结构在降雨作用下轴力变化规律。通过降雨后边坡位移分析,边坡在没有进行加固时,最大位移发生在边坡下部,中部次之,上部位移最小。在降雨强度为200 mm/d降雨4 d后,边坡坡脚处位移迅速增加,对应的安全系数也降低到最小值;采用预应力锚索加固措施后,边坡稳定性大幅提升,边坡加固后,边坡位移非常小,安全系数最小值较未加固时边坡最小安全系数有大幅提高;预应力轴力随着降雨的持续逐渐增大,最大轴力出现在边坡下部位移最大位置,随着降雨持续时间增加,位移边坡中上部分锚索轴力变化平稳,位于坡脚处锚索轴力增大幅度较大。     

路堤荷载下复合地基下卧层附加应力分布研究

研究目的:传统计算下卧层附加应力的方法无法考虑土层分布及复合地基主要设计参数的影响,难以较准确估算下卧层附加应力。针对该问题,本文采用数值模拟,系统分析桩间距、桩体弹性模量、加固区与下卧层弹性模量比及桩长对复合地基下卧层附加应力的影响规律,并引入荷载传递系数,建立下卧层附加应力数值模拟解与Boussinesq解的拟合关系,从而准确估算下卧层附加应力。研究结论:(1)复合地基由于桩体的存在,下卧层附加应力呈明显的应力集中现象;(2)随着桩间距的减小或桩体弹性模量的增大,下卧层附加应力逐渐增大,应力集中现象增强;随着加固区与下卧层弹性模量比的增大,下卧层附加应力逐渐减小;随着桩长的增加,下卧层中附加应力的衰减显著变慢,上部荷载被传递至更深的地层中;(3)本文建立了下卧层附加应力数值模拟解与Boussinesq解的拟合关系,拟合效果良好;(4)该研究结论对工程人员估算下卧层附加应力具有参考价值。     

浅埋暗挖车站近距离穿越既有桥桩影响分析

接近既有桥桩进行暗挖隧道施工会对其产生复杂的力学影响,为保证既有桥桩的绝对安全,需研究清楚对桥桩的影响规律及采取正确的处理措施。结合北京地铁10号线建德桥站暗挖隧道设计及施工实例,运用有限元法及现场实际监测,论证不同的施工顺序、加固方案对既有桥桩的内力、变形及摩阻力的影响规律,提出合理的施工工序及加固方案。研究结果表明:在既有桩两侧开挖隧道条件下,左右分别开挖对既有桩的影响均小于两侧对称开挖对既有桩轴力、摩阻力及变形的影响;在类似地质条件下,从暗挖隧道拱脚斜向上引与水平方向成60°角斜线与桩相交部位即约为正负摩阻力分界点;隧道开挖使既有桩的最大轴力发生部位由桩顶端下移到正负摩阻力分界点附近,且会在最大轴力点附近产生相对较大的弯矩,需验算既有桩本身的压弯承载力;后补桥桩在隧道开挖前不能与既有桩共同受力,但在受到开挖影响后,能与既有桩一起承担隧道开挖造成的不利影响,且效果显著;在既有桩与隧道之间打设隔离桩是非常有效的对既有桩保护方案。     

地震作用下高速铁路FPS隔震桥梁无砟轨道力学特性参数研究

为了准确分析地震作用下高速铁路FPS隔震桥梁无砟轨道的纵向力学特性,以一典型5跨FPS隔震简支梁桥为对象,建立基于CRTSⅡ型板式无砟轨道的线桥一体化模型;应用非线性时程方法分析无砟轨道的纵向力学特性并进行参数研究。研究结果表明:地震作用下,梁端的轨道纵向力要大于梁中间位置;滑动层与剪力齿槽的设计能减小底座板与梁面的纵向相互作用,且道床板纵连能分散从梁面传来的纵向力,使CA砂浆及扣件的纵向力降低;FPS摩擦系数、支座半径、滑动层摩擦系数、剪力齿槽刚度对轨道纵向力有较大影响,在高速铁路FPS隔震设计时,应综合考虑各参数对Ⅱ型板纵向地震受力的影响,在保证正常运营的同时,减小Ⅱ型板纵向地震受力,防止轨道发生纵向破坏。     

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。