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。     

考虑土拱效应的边坡桩间土钉墙受力计算

边坡抗滑桩桩间土拱效应对桩间土钉墙各部分的受力及土钉的设计长度有重要影响,然而现阶段多依个人或者设计单位经验对桩间土钉墙各部分的受力进行计算,对土钉长度进行设计,以上传统的受力计算及土钉设计方法均未充分考虑土拱的影响,使得土拱在工程运用中受到了限制。为了推广土拱在工程中的运用,首先描述土拱形状,继而深入研究土拱对桩间土钉墙各部分受力的影响,提出了基于土拱效应桩间土钉墙受力计算方法和土钉长度设计方法,此受力计算方法认为：土钉墙的受力取拱前土体主动土压力或剩余下滑力两者中的较大者,抗滑桩的受力为拱后土体剩余下滑力与土钉墙受力之和,土钉长度设计中土钉自由段和锚固段的分界线为土拱迹线。继而结合巴（中）达（州）铁路堑坡,通过数值模拟描述土拱形状,计算土拱影响下不同截面处抗滑桩和土钉墙的受力,并结合土拱形状对土钉长度进行设计,与不考虑土拱效应时受力计算结果和土钉长度设计结果进行对比。研究结果表明：考虑土拱效应较不考虑土拱效应时,抗滑桩纵断面受力明显增大,增幅大于11%,土钉墙纵断面受力明显减小,减幅大于12%,土钉用量节省接近13%,充分说明考虑土拱效应确实对抗滑桩受力、土钉墙受力和土钉设计长度造成较大影响。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

基于土拱效应的抗滑桩合理桩间距讨论

基于土拱效应原理,根据方形桩间的静力平衡、桩侧处的极限平衡状态,推导出抗滑桩的桩间距公式。公式表明:抗滑桩的合理桩间距与桩后土体粘聚力成正比,随内摩擦角的增大而增大,随着桩后坡体推力的增大而减小。通过工程实例计算,得到了比较合理的结果。     

基于FLAC3D的抗滑桩间距优化设计研究

结合工程实例,基于FLAC3D数值模拟方法,分析了不同桩间距下桩间土体拱效应的产生机理,直观有效地反应了桩间距优化后的加固效果,利用强度折减法计算预应力锚索抗滑桩加固后的滑坡体稳定性系数。结果表明:当桩间距为2.0～3.5倍桩宽时,桩间土拱效应得到充分发挥,并利用数值模拟优化。     

考虑土拱效应的抗滑桩合理桩间距分析

桩间距是抗滑桩设计的一个重要指标,现行的工程设计计算中尚未考虑土拱效应的影响.在分析了土拱效应形成机理的基础上,引入了拱轴线成抛物线的假定,依据抗滑桩被动受力的特点,假设拱轴线起点切线的倾角β=π/4+φ/2,综合考虑土拱静力平衡条件和强度条件,建立出合理的桩间距计算方法,得出了一个符合工程实际的半经验公式,使设计计算更为合理.     

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...     

考虑土拱效应的抗滑桩合理桩间距分析

桩间距是抗滑桩设计的一个重要指标，现行的工程设计计算中尚未考虑土拱效应的影响。在分析了土拱效应形成机理的基础上，引入了拱轴线成抛物线的假定，依据抗滑桩被动受力的特点，假设拱轴线起点切线的倾角β=π／4＋φ／2，综合考虑土拱静力平衡条件和强度条件，建立出合理的桩间距计算方法，得出了一个符合工程实际的半经验公式，使设计计算更为合理。     

埋入式抗滑桩工作机理研究初探

埋入式抗滑桩同时受到滑坡推力和桩前岩土抗力的作用,分析其分布形式主要有矩形、三角形、抛物线形和梯形。当桩间土具备成拱条件时,桩间土会以土拱形式受力,土拱受到滑坡推力作用后,其本身沿滑动面也存在下滑力和抗滑力的作用。     

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。     

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。     

土拱效应计算理论比较与讨论

系统地阐述了土拱效应的起源、验证与发展,并详细介绍了土拱效应在桩承式路堤、挡土墙、被动桩等领域中的应用。将各领域中的土拱方法分为微分单元法与合理拱轴线法,指出各方法中理论上的区别及计算结果差异。微分单元法起源于粮仓效应中的Janssen连续介质模型,最先由Terzaghi提出,后续学者对微分单元法的改进也借鉴了改进的Janssen模型思想;合理拱轴线法即“结构拱”法,起源于普氏拱理论,与土拱效应应力转移本质有些出入。最后,讨论了微分单元法中的侧土压力系数与应力偏转迹线等相关问题,提出了侧向土压力系数新的表达形式,改进了以往水平方向静力不平衡问题,将微分单元法引入抗滑桩,为抗滑桩土拱效应的研究提供了新的思路。     

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。     

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。     

加筋对桩承式路堤变形模式与土拱效应影响试验

对于桩承式加筋路堤,加筋改变了路堤底面的变形形态,不可避免地将对路堤变形模式与土拱效应产生影响。为了深入分析加筋的影响,利用开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)试验装置和椭圆钢棒相似土填料,开展未加筋桩承式路堤试验并得到不同参数组合下存在的3种变形模式,选取3种变形模式的代表性试验,开展相同参数条件下的加筋试验以及4种不同填料高度和3种不同加筋刚度的桩承式加筋路堤试验。通过粒子图像测速技术(PIV)和自制三点式载荷计准确测试得到全场位移及桩顶和桩间土压力。结果表明:加筋后,未加筋桩承式路堤的三角扩展型和塔形升高型变形模式转化为同心椭圆扩展模式,等沉面模式转化为同心圆等沉模式;2种变形模式之间转化的临界高度为1.5倍桩间净距,但等沉面的高度仅为67%的桩间净距;加筋对土拱效应发挥起到了双重作用,一方面,加筋减小了差异沉降,导致土拱效应发挥程度降低,另一方面,加筋改变了路堤变形模式,为"同心圆"土拱提供了稳定的拱脚,使得土拱效应发挥程度提高;在填料高度低,加筋刚度高的情况下,土拱效应发挥程度进一步降低;而填料高度高,加筋刚度低时,土拱效应达到了充分发挥所需的差异沉降,加筋对土拱效应有提高作用;张拉膜效应发挥程度随加筋刚度增大而提高,且随着桩间土下沉而提高,导致土拱效应减弱。