悬臂式抗滑桩加固黏土边坡地震永久位移算法

为了有效地确定悬臂式抗滑桩加固的黏土边坡地震永久位移,基于极限分析上限定理,针对圆弧滑动式土坡破坏模式,通过对设置抗滑桩条件下土坡进行外力功率和内能耗散率的计算,按严格力学定义推导出坡体在地震作用下的安全系数,进而导出与安全系数相对应的边坡地震屈服加速度计算公式,并结合Newmark滑块位移法对边坡产生的转动加速度进行二次积分,推导出与边坡设计安全系数密切相关的坡体地震永久位移的详细计算公式。以5.12汶川地震卧龙测站东向地震波为例,通过对一算例边坡进行分析,给出了边坡永久位移时程曲线以及不同设计安全系数与永久位移的关系,分析了算法与Ambraseys算法的结果,验证了所提计算方法的有效性,并得到不同设计安全系数时边坡土体黏聚力和内摩擦角对坡体永久位移的影响规律。研究结果表明,坡体永久位移随着设计安全系数的增加逐渐呈指数函数式减小变化,在较低设计安全系数下,坡体永久位移受土体抗剪强度参数影响较为敏感,随着设计安全系数的提高,这种敏感性则逐渐降低。     

深厚软土中抗滑桩的修正悬臂桩计算方法

大面积堆填或开挖时深厚软土地层内部常产生较大滑移,这为该类地层中考虑桩土作用的抗滑桩分析带来较大困难。考虑深厚软土的滑移性状,针对既有悬臂桩法计算存在的问题进行修正,滑动面上部桩身受荷段的桩身荷载采用等腰三角形分布且极值点为极限侧土压力,设滑动面下部桩身锚固段上侧桩周软土为理想弹塑性以考虑软土大位移条件,下侧为弹性状态,并通过位移叠加原理对传统方法求解产生滑动面不连续的缺陷进行修正。通过现场桩侧堆载试验验证,修正悬臂桩法的弯矩和位移计算结果较好,桩顶位移误差小于3%,桩身最大弯矩误差小于10%。所提方法有助于深厚软土地层抗滑桩的设计和计算。     

嵌固段顶部拓宽型抗滑桩计算方法

针对边坡工程中可能出现的普通抗滑桩嵌固段顶端前侧地层抗力不足的问题,提出嵌固段顶部拓宽型抗滑桩结构。基于水平受荷的弹性地基梁模型,推导滑床为多层岩土体的嵌固段顶部拓宽型桩的内力、位移、地层反力计算公式。实例分析表明,当桩体局部拓宽宽度为原桩宽度2倍时,嵌固段顶端地层反力可减小约25%,桩体最大弯矩及剪力减少5%～10%。讨论了拓宽宽度与深度、桩体嵌固深度、桩间距等主要因素对拓宽型桩内力与位移的影响,结果显示：普通桩经嵌固段顶部拓宽后,桩身水平位移与嵌固段顶端前侧地层反力显著降低;拓宽宽度与深度、嵌固段深度的增加均能增强拓宽型抗滑桩的水平承载能力,但当拓宽宽度达到原桩2倍、拓宽深度超过嵌固段深度40%后,继续拓宽对桩体水平承载能力的增加效果不显著。     

地震作用下锚固边坡稳定性数值分析

地震诱发的边坡失稳是一种重要的地震地质灾害类型,本文结合工程实例,利用有限差分软件FLAC3D 建立了一个边坡的数值分析模型。对比分析了静力状态下锚固前后边坡的塑性区、水平位移和滑移面,地震作用下锚固前后边坡的塑性区、各个时刻的水平位移、锚杆轴力分布和塑性状态,然后分析了边坡的稳定性,并探讨了边坡破坏的机理。数值分析结果表明:锚杆对边坡的加固效果十分显著; 锚杆在发挥锚固作用时主要受拉,且随着锚杆位置高程的增加,锚杆的轴力减小; 有无锚杆支护的边坡在地震作用下的破坏方式不同。研究结果为锚固边坡的抗震设计提供了参考依据。     

悬臂双排桩桩排距地计算方法研究

目前对悬臂式双排抗滑桩桩排距的研究还很少,其主要根据设计人员的经验来取值。本文首先分析悬臂式双排抗滑桩破坏的三种模式,然后对悬臂式双排抗滑桩的作用机理进行分析,提出影响桩排距的破坏模式。在土拱理论和极限平衡理论的基础上,建立力学计算模型,推导悬臂式双排抗滑桩桩排距的计算公式,提出桩排距的计算方法。     

锚索抗滑桩内力计算的传递矩阵法

为了改进现有锚索抗滑桩计算中存在的不足,将传递矩阵算法应用于锚索抗滑桩结构内力计算。推导了适合抗滑桩计算的场矩阵和点矩阵,能够完成普通抗滑桩、桩顶作用集中荷载以及桩身有多个受力分段的抗滑桩内力计算,再结合具体的不同点矩阵形式,可以完成预应力锚索抗滑桩内力计算。根据预应力锚索抗滑桩的工作原理,给出了不同受力阶段的传递矩阵计算式。最后,通过具体的计算实例对预应力锚索抗滑桩不同受力阶段的内力和位移进行了计算分析,结果表明,在锚索预应力作用下,受荷段出现较大的剪力和弯矩,位移较小;进入变形协调阶段后,滑面处和锚固段的剪力明显增加,锚固段出现较大弯矩,桩顶出现向前的位移。     

龙滩水电站航道座滑边坡平面有限元模拟研究

基于弹塑性有限元（FEM）模型和Mohr-Cou lomb屈服准则,采用平面有限元法对龙滩水电站航道1+0161+080开挖边坡座滑前的稳定状况进行了数值模拟研究。对座滑前边坡的应力场、位移场及塑性屈服区的模拟结果表明,边坡在座滑前存在明显的塑性区,处于临界稳定状态;开挖过程中边坡存在连续变形,特别是开挖下部时变形会突然增大;座滑前边坡塑性区支护体系已达到承载极限,边坡具备了座滑的条件。     

弹性抗滑桩锚固段内力计算的反力荷载法

传统的抗滑桩锚固段内力计算是将锚固段视为Winkler弹性地基梁,以幂级数解法为基础,采用地基系数m法或K法,通过查表得到桩身内力,计算过程较为繁琐,且受表中各系数的截断误差的影响,常使内力计算结果存在一些偏差。以地基系数m(K)法的有限差分法是一种较为理想的方法,但需通过迭代计算,且分段数较多。本文基于地基系数m(K)法推导了抗滑桩锚固段内力计算的反力荷载法计算公式,提出了计算精度控制方法;较之于有限差分法,本文方法无需迭代计算,具有分段数少的特点;编写了全桩内力计算和图形处理程序;计算实例表明,与传统方法相比,可有效提高抗滑桩内力分析效率和计算精度,有利于抗滑桩结构的优化设计。     

抗滑桩内力的监测与计算

抗滑桩已广泛应用于滑坡治理,但是对抗滑桩的监测研究还不够深入。通过测斜管监测抗滑桩的侧向位移,在文克勒弹性地基梁模型的基础上计算得到锚固段地层抗力,再运用力学平衡原理计算滑坡剩余下滑力值。对抗滑桩不同部位钢筋的受力进行监测,可求得各个截面处的弯矩。假设滑坡剩余下滑力的分布函数为一个二次多项式,由监测求得的滑坡剩余下滑力值和抗滑桩各截面弯矩,分析计算可得到该二次多项式。在求得抗滑桩所有作用力以后,就可以计算得到抗滑桩的弯矩和剪力分布图。与设计阶段采用的抗滑桩弯矩和剪力进行比较,就可以知道抗滑桩的抗滑效果,并为改进抗滑桩的设计提供依据。     

悬臂式抗滑桩模型试验研究

作为治理滑坡的重要手段之一的抗滑桩,由于岩土体介质的特殊性,桩后滑坡推力、土体抗力及桩身变形破坏模式与理论计算存在较大差异。通过悬臂式抗滑桩加固滑坡的模型试验,对滑体进行逐级加载,测得桩后滑坡推力、桩前土体抗力和桩体的应变,研究滑坡推力分布、土体抗力的变化情况、桩身变形破坏模式。试验结果表明,对于悬臂式抗滑桩可分为分离段和接触段两部分,滑坡推力逐渐向接触段集中;桩前土体抗力主要在桩前25 cm以上,随着深度增加,抗力逐渐减小;悬臂式抗滑桩为折断破坏形式,破坏点的位置在滑面以下25 cm处。模型破坏主要是由于桩前土体发生屈服,从而使桩顶部位移过大,致使桩身因折断破坏而失效,最终滑坡模型失稳。其结果可为实际工程提供借鉴。     

三维边坡地震永久位移初探

将著名的Newmark有限滑动位移法拓展到三维空间,提出了三维边坡地震永久位移的分析方法。针对潜在滑体,运用三维极限平衡理论确定屈服加速度,借助数值方法获得平均地震加速度,进而依据Newmark的建议计算永久位移量。实例分析表明,该方法计算结果合理;与三维方法相比,二维分析得到的屈服加速度与平均加速度均偏低,永久位移量偏大;偏差量随着滑体长度的增大逐渐减小     

基于静动力有限元的边坡抗震稳定分析方法

由人工截断边界输入地震波,通过时程积分法确定地震荷载作用下边坡的应力和变形,在人工截断边界上采用黏-弹性人工边界条件模拟地基辐射阻尼的影响。采用有限元强度折减法求解边坡稳定安全系数,以塑性区贯通时刻特征点的位移突变作为边坡失稳的评判标准。非线性有限元和黏-弹性人工边界条件结合运用,建立了基于静动力有限元的边坡抗震稳定分析方法。该方法在稳定安全系数的定义上和传统的刚体极限平衡法是一致的。以十里铺水电站为工程实例,分析了库区边坡的抗震稳定性,得出了边坡动力位移时程和动力稳定安全系数,计算结果合理评价了实际工程在地震荷载下的稳定性。     

适用倾斜滑面的刚性抗滑桩最小嵌固深度计算方法

为计算确定桩前滑面倾斜情况下加固边坡的抗滑桩最小嵌固深度,基于倾斜地面条件的抗滑桩计算地基系数法,确定嵌固段桩侧土层压力,同时采用塑性极限分析方法,推导与滑面倾角密切相关的嵌固段土层极限抗力,并根据桩侧地层最大压力不超过其极限抗力的条件,建立了抗滑桩最小嵌固深度计算方法,并确定了其与滑面倾角的关系。实例分析表明,抗滑桩最小嵌固深度随滑面倾角呈非线性增大,在倾角为10°～30°范围内变化显著;嵌固段地层黏聚力、内摩擦角和重度对抗滑桩最小嵌固深度均有明显影响,且呈负相关关系;本文方法所得桩体最小嵌固深度比传统考虑桩前滑面倾斜影响的方法约小18%。     

弹性抗滑桩全桩内力计算的地基反力荷载法

地基系数法是弹性抗滑桩内力计算的常用方法,基于地基系数“m-k”法的基本原理,将抗滑桩作为整体进行内力分析,提出了弹性抗滑桩全桩内力计算的反力荷载法,详细推导了有关计算公式;运用Matlab语言编写了全桩内力计算和图形处理程序,可对全桩进行整体分析,不需要像传统方法那样以滑动面为界将抗滑桩分成受荷段和锚固段分别计算其内力;与有限差分法相比,无需利用滑动面处的连续性条件进行迭代计算;计算实例表明,其方法与传统方法计算结果能很好吻合,图形处理结果有利于抗滑桩结构设计,且程序运行时间短,可提高抗滑桩内力分析效率。     

基于地应力边界条件的复杂边坡抗滑桩支护设计研究

复杂边坡稳定性问题一直是岩土工程界重点研究的问题之一,提高复杂边坡安全系数的方法有很多,其中采用抗滑桩支护是常用手段之一。以安徽省某高速公路复杂边坡为研究对象,采用套孔应力解除法对该边坡岩土体进行了地应力测试,以测试结果作为有限元分析的边界条件,分别对该边坡加固前和采用抗滑桩加固后两种工况进行数值分析,得到有代表性的有限元分析结果;并对有限元的计算出位移结果和实测位移进行了对比。分析表明,未采用抗滑桩支护的边坡,会产生局部应力过分集中、整体变形和水平向位移较大、塑性区贯通等不利于边坡稳定的危险状况。采用了抗滑桩支护后,贯通的塑性区消失,边坡变形和位移减少,应力分布趋于均匀,安全系数大幅度提高。有限元计算出的位移结果和实测位移十分接近,匹合度较好,从而说明了有限元分析手段的可靠性。     

大型滑坡预应力锚索h型抗滑桩处置方法研究

大型滑坡灾害建议采用预应力锚索+h型抗滑桩进行处置。在分析h型抗滑桩工程处置特点基础上,探讨了预应力锚索+h型抗滑桩设计参数的取值原则,建议排距取3~5倍桩径,锚固深度取桩长的1/3~1/2,横梁刚度取桩基刚度的1.0~2.0倍,悬臂段取后排桩长的1/4,列距取桩径的2.5~3.5倍;通过分析预应力锚索+h型抗滑桩受荷变形模式,提出采用平面刚架模型计算阻滑段内力,采用单桩设计理论计算锚固段内力,进而建立了预应力锚索+h型抗滑桩内力简化计算方法,确定了相关参数计算方法。三凯高速王家寨滑坡工程实例分析表明本文所提出的预应力锚索+h型抗滑桩内力简化计算方法能够满足工程建设要求,结果偏安全。     

锚杆参数对锚固边坡抗震性能影响研究

分析了锚固边坡锚杆与岩土体在动力荷载下的黏结机制,提出了一种简化的锚杆岩土体相互作用的动力学模型,推导了锚杆岩土体系统的动力响应解析解。结合该简化的锚杆岩土体动力学模型,借助ANSYS有限元程序建立锚固边坡数值模型,分析了在地震荷载作用下,锚杆参数（弹性模量、横截面积、长度、间距）变化对锚固边坡抗震性能（位移、加速度、应力）的影响。分析结果表明：锚杆参数对锚固边坡抗震性能影响强弱不一,增大横截面积可以有效提高边坡抗震稳定性,减小间距也可以改善边坡抗震性能;而弹性模量和长度对边坡抗震性能提高不大,甚至还会起反作用。这些结论对于锚固边坡的抗震设计有一定的借鉴作用。     

门架式双排抗滑桩的弹塑性模型与计算分析

门架式双排抗滑桩的计算模型大部分将桩排间岩土体视为弹性材料,而岩土体为弹塑性材料,使得抗滑桩内力、位移计算结果与实际情况相差较大。假设桩排间岩土体为弹塑性材料,提出一种弹塑性计算模型,该模型将桩排间岩土体看作线弹性单元和塑性单元的组合,根据结构力学知识、土的本构关系和数值分析方法建立一种计算前后排抗滑桩内力的计算方法。首先,由已知的桩顶位移,并结合结构力学位移法求出桩间土总应力。根据Lade-Duncan模型导出这两个单元的基本参数,然后,结合数值分析方法计算出抗滑桩的内力,最后,结合工程实例,运用ANSYS有限元软件进行计算分析,得出门架式双排抗滑桩的内力图。对比监测数据和弹性模型计算结果表明,弹塑性模型的计算结果比弹性模型更加接近监测值。     

多级框架锚索和抗滑桩联合作用下边坡抗震性能的振动台试验研究

基于原型边坡设计了大型振动台模型试验,通过监测锚索轴力、桩身土压力、坡体加速度和坡面位移时程,研究多级锚索框架梁与双排抗滑桩组合结构加固含软弱夹层岩质边坡的地震动力特性。试验结果表明:在0.15g El Centro地震波激振时锚索预应力产生损失,最大损失比为23%,建议对变形等级要求较高的边坡在锚索抗震设计时适当提高预应力初始值1.2~1.3倍;沿边坡不同高度布置的锚索其轴力响应峰值几乎同一时刻到达,而峰值增加比例呈现出空间非一致性,在锚索抗震设计时应以坡体中部抗滑桩为界将边坡分为上、下区分别考虑;坡脚抗滑桩受荷段、锚固段土压力均随着输入地震波峰值加速度的增加而增大,主动土压力分布规律将由"上小下大"转变成"上大下小"的形状,被动土压力Ⅰ、Ⅱ区的分界点将向桩体下部发展;锚索与抗滑桩在地震时表现为协同工作机制,工程设计中要充分考虑地震效应对桩锚下滑力分担比的影响。该研究成果可为更加合理地考虑地震区锚索框架梁与抗滑桩组合支护结构的设计提供指导。     

三峡库区滑坡抗滑桩设计地基系数取值的探讨

从岩土体性质、地下水、时间效应、深度、桩截面尺寸及桩周地基土的变形量方面,讨论了影响地基系数的几个因素,给出了线弹性地基反力法计算弹性桩内力的通解,比较了几种线弹性地基反力法的分布形式、适用条件及其不足之处.以三峡库区万州区二层岩滑坡为例,对于3种不同地质环境中的抗滑桩分别采用K法、C法、M法计算抗滑桩的内力,结果表明:M法计算得到的抗滑桩承受的弯矩、剪力最大,桩水平位移最大,对桩周岩土体的应力最小;K法计算得到的弯矩、剪力最小,桩水平位移最小,对桩周岩土体的应力最大.根据万州区滑坡抗滑桩嵌岩段岩土体的质量等级,认为万州区抗滑桩设计采用M法较适宜,这对万州区今后滑坡治理设计具有重要的指导作用.