抗滑桩桩后土拱形状及影响因素

为描述抗滑桩桩后土拱的形状,采用平面应变有限元模型,通过搜索数值计算结果中最大主压应力迹线,拟合土拱轴线的描述方程,分析桩间距、土体参数、桩土界面参数、桩后荷载等因素对拱高和拱跨的影响规律,提出考虑上述因素的土拱轴线形状方程.结果表明:桩间距和桩后土压力大小对土拱形状影响最大.土拱跨高比与桩间距呈二次正相关关系,在桩间距为4.46倍桩直径时,土拱受力最为有利.随着桩后土压力增加,土拱拱高呈陡降形对数函数变化规律,反映了土拱从形成-发展-破坏的演变规律.     

抗滑桩的桩间土拱和临界间距的探讨

在抗滑桩桩间土拱力学特性分析的基础上，提出了以桩间土体的Mohr-Coulomb破坏准则、土体的力学平衡和桩间土体的绕流阻力计算共同控制来确定临界桩间距的方法，并得到了较为合理的桩间距的计算公式。定量说明了在其他因素不变的情况下，临界桩间距随桩后土体的粘聚力和内摩擦角的增大而增大，随桩后滑坡推力的增大而减小。最后以一工程实例说明了桩间距的计算过程，得到了比较合理的结果。     

抗滑桩桩间土土拱效应有限元分析研究

采用二维有限元技术分析矩形抗滑桩桩间土土拱效应问题,得知在一定的桩间距下桩土效应较为明显,并通过案例对桩间距和桩问土粘聚力对桩土效应的影响作了分析,提出土拱效应的存在条件,土的性质对土拱效应的影响,得出工程实际中合理的桩间距.     

桩间三维土拱效应颗粒流数值模拟及其演化规律

抗滑桩桩间形成的土拱是水平土拱和竖向摩擦拱的共同体现,具有明显的三维特征。利用颗粒流分析软件PFC^3D建立数值模型,在桩后不同高度处及同一水平面不同位置设置一系列测量球,监测桩后土体应力变化情况。结合颗粒位移变化情况对抗滑桩桩间三维土拱效应的形成演化进行分析,并对土拱厚度的演化规律做了深入研究,提出结合相对位移和最大主应力等值线综合确定土拱厚度的新方法。分析表明：桩后土拱由桩间临空面靠近桩底开始并不断向土体内部和上部发展,土拱的破坏过程由桩底向桩顶扩展;土拱厚度随深度变化表现为沿桩底向桩顶先增加后减小的趋势;土拱厚度随时间的变化表现为随着加载时间增加,土拱厚度先增加后减小直至土拱破坏。     

双排桩多层土拱效应分析及计算理论

为了解决滑坡推力在双排桩上的分配及前排桩桩土土抗力确定等问题,从双排桩的多层土拱效应入手,分析了2种类型的土拱(端承拱、摩擦拱)在拱脚处的力学特性,推导出2种类型的土拱所能承载的极限承载力,然后对滑坡推力在前排桩的分配、桩前土抗力、前后排桩间距等问题进行研究分析,得到如下结论:当双排桩能够完全抵挡滑坡推力时,桩前土抗力几乎不存在,后排桩承担的滑坡推力大于前排桩承载的滑坡推力;当双排桩不能够完全抵挡滑坡推力,桩前土体存在抗力,前、后排桩承载的滑坡推力相同;且前、后排桩间距不应小于前排桩端承拱的矢高加半个拱厚.最后通过算例对得出的结论进行了验证.     

Ito塑性变形理论的抗滑桩临界桩间距分析

日本学者Ito与Matsui（1975）提出的塑性变形理论,在抗滑桩加固边坡分析中得到了广泛的应用.该理论不但考虑了桩径和桩间距,而且很好地考虑了滑坡中桩-土的相互作用,但是对临界桩间距没有明确的界定.实际情况表明滑坡推力是通过桩间土拱向桩传递的,桩间成拱效应又受桩间距的影响,因此研究抗滑桩在支挡边坡工程中的土拱效应和临界桩间距有其理论与现实意义,本文将结合此理论桩间的破坏形式,对临界桩间距进行分析,给出合理的临界桩间距以指导抗滑桩加固边坡设计.     

边坡工程中抗滑群桩工程特性的数值分析

针对建立抗滑群桩的设计方法问题,分析了抗滑群桩在水平推力作用下的力学行为.以重庆江东边坡的典型断面为例,应用有限元程序CORE3D分析了群桩的桩间颗粒土的土拱区域,结合桩的荷载位移曲线、土拱效应解释了土体应力传递到抗滑桩的规律,通过对影响土拱效应的参数,如桩间距、土体厚度、抗滑桩嵌入深度和桩径等的深入研究,提出了相应的群桩布置参数估算公式.研究成果在重庆江东边坡的防护工程设计中得到了应用,并取得了较好的效果.     

抗滑桩土拱效应的时效性试验分析

土拱效应是保证抗滑桩桩后土体稳定的重要因素,由于岩土体具有蠕变特性,必然导致桩间土拱的形成具有一定的时效性。笔者设计了抗滑桩室内推桩模型试验,分析了1 kN、2 kN恒定外推力条件下,抗滑桩桩后土体内部的应力分布特征及土拱效应的时效性。沿法向布置的土压力计量测数据表明,土拱效应随着推力的增大而增强。随着时间的推移,土拱作用厚度相对增加;沿推力方向布置的土压力计量测数据表明,水平土拱效应伴随推力增长呈现出先增强而后逐渐扩展的现象,随着时间的增长,应力沿着法向扩散的范围有很大的增长。     

考虑土体自重应力场的拱效计算方法

抗滑桩是用于加固边坡,防止边坡滑移失稳的主要措施,土拱体易在桩间形成.本文将桩间土拱简化为水平拱,并假定处于平面应变状态,在考虑土体自重应力场前提下,对桩侧摩阻力为拱座的拱体计算方法进行了研究,揭示了土体的自重应力场对桩土拱体的量化影响.研究结果表明：自重应力场的存在对桩间土拱效应起着明显的加强作用,不考虑土体的自重应力场,也就是把土体看成是无重介质,进行桩土拱体模式的设计过于安全.     

深基坑开挖土拱效应影响因素研究

为考虑土拱效应对深基坑围护桩内力与变形的影响,以成都地区深基坑工程为依托,采用颗粒流数值计算方法,研究了深基坑开挖过程中土拱产生、发展的细观机理.然后,进一步深入研究了桩间距、桩半径、距径比、摩擦系数等因素对桩土相互作用力的影响.研究表明:随着桩土相互作用力的增大,土拱形成于两桩之间,拱高约为桩间距的0.5倍;考虑土拱效应的土压力计算值与实测值相符,相比朗肯土压力计算值偏小约14.9%;随着桩距径比的增加,桩土相互作用力逐渐减小,而桩间土受力线性增大;桩土相互作用力随摩擦系数增加而近似线性增大,摩擦系数提高0.5倍,桩土相互作用力约增大0.7倍.     

疏排桩支护结构中土拱荷载传递比分析

在以往关于土拱效应研究的基础上,提出了土拱荷载传递比的概念,并建立了分析计算模型。通过土工离心机模型试验验证了Ito提出的排桩桩侧土压力的计算方法在深基坑疏排桩支护结构中的适用性,并基于该方法,结合一个疏排桩支护工程事例对土拱荷载传递比的影响因素作了比较全面的分析。研究结果表明:疏排桩支护结构中,桩间土拱效应不容忽视,通过土拱传递到排桩上的土压力最大可占到排桩承受的总土压力的60%以上;土拱荷载传递比随着桩间净距的增大近似呈指数形式减小,当桩间距相同时,桩径越大,土拱荷载传递比越小;当其他参数不变时,土拱荷载传递比随土体内摩擦角和土体黏聚力的增加近似呈指数形式增加。     

悬臂式管桩在基坑支护工程中的应用研究

基于土拱效应及土体M-C屈服准则,建立了桩间土拱计算模型,并得到了悬臂段桩身土反力计算公式;考虑桩身挤土效应及深度效应,利用Vesic圆孔扩张理论,推导出挤土管桩水平承载力与水平位移之间的关系式;在此基础上,利用力和弯矩平衡条件,建立了悬臂式管桩支护结构设计方法.为了验证理论公式的可行性,将计算结果、现场实测结果及朗肯土压力计算结果进行对比分析,结果表明本文计算结果与实测结果桩侧土反力相差较小,且变化趋势基本一致,并且其计算精度相对经典土压力理论得到较大的提高,验证了理论方法的可行性.     

CFG桩复合地基的特性研究

阐述了CFG桩复合地基的变形模式和桩的侧阻分布特征,推导了下卧层为文克勒地基及桩—土的相互作用下CFG桩复合地基的沉降和桩土应力比的计算公式,并讨论了桩土应力比随桩长、桩间距和桩间土模量等因素变化的规律,计算结果表明,在竖向荷载作用下,桩土应力比随桩长的增大而增大,随桩间土的土体模量和桩间距的增大而减小.最后结合实例验证了本文所推导公式的合理性.     

楔形桩极限承载力提高机理研究

为研究楔形桩相对等截面桩极限承载力提高机理及楔形桩承载力特性,根据楔形桩承载机理,将楔形桩承载过程分为弹性变形及挤土塑性破坏两个阶段.假定桩侧土体发生破坏时应力状态服从Mohr-Coulomb强度准则,建立了楔形桩承载力分析模型并提出了楔形桩极限承载力增大系数.通过与已有模型试验分析对比验证了本文解答的合理性.在此基础上,分析了承载力增大系数随桩-土界面摩擦系数、楔形角、静止土压力系数等的变化规律.结果表明:本文理论方法能够较为合理地预测楔形桩的极限承载力;楔形桩承载力增大系数随着土体内摩擦角增大而增大,但随着静止土压力系数和桩-土界面摩擦系数增大而减小,同时存在特定的楔形角使得承载力增大系数最大.     

基兹布尔格临界间距计算方法的改进

抗滑桩临界桩距的基兹布尔格算法考虑了土拱作用,是当前国内外几种临界桩距算法中理论上最为合理的算法之一.分析了基兹布尔格临界桩距计算公式中的3点不足,通过对其进行修正,重新推导出抗滑桩临界间距的计算公式,改进后的算法克服了原有不足,较全面反映了临界桩距与桩宽、滑体性质以及滑坡推力之间的关系.算例对比表明,改进后的算法更切合实际.     

抗滑桩加固红砂岩风化土路基边坡模型试验

为了分析抗滑桩在红砂岩风化土路基边坡加固过程中桩身前后的土压力分布规律、桩身应变以及桩身弯矩, 在满足相似比关系的条件下, 建立抗滑桩加固红砂岩风化土路基边坡模型。在抗滑桩桩前和桩后等间距对称布置应变片和土压力盒, 通过钢结构反力架逐级施加静态荷载, 测得桩前土压力、桩后土压力随埋深以及桩身应变。试验结果表明: 桩前土压力随埋深的分布大致呈三角形, 桩后土压力的分布为两端小中部大, 且同一埋深位置处的桩前土压力明显大于桩后土压力; 桩身应变为非线性形变, 随埋深大致呈抛物线分布; 桩身弯矩初始随埋深的变化不明显, 当达到0. 4L₁ (桩受荷段长) 后随埋深的增加而增大。     

软土地区预制桩单桩最终极限承载力估算方法

软土地区预制桩施工具有较强的挤土效应,通常表现为桩周一定范围内土体受到侧向挤压,土体孔隙比降低,抗剪强度增加.目前估算预制桩单桩极限承载力通常选用沉桩前土体参数,这和桩体最终受力状态相比有一定的差异,计算结果通常偏于保守.应用圆柱形小孔扩张理论分析了沉桩的挤土机理,并根据土体抗剪强度与土体密度的唯一性关系,建立了沉桩休止期后桩周土体抗剪强度增量的理论计算公式.应用该公式可估算出预制桩单桩最终极限承载力.经与工程实测结果相比,两者比较接近,说明这种计算方法有一定的工程应用价值.     

考虑土体自重应力影响的抗滑桩三维土拱效应

基于Prandtl-Reissner地基极限承载力理论,建立了一种新的土拱效应力学分析模型,改进了拱脚破坏面的假设.研究表明,自重应力是引起土拱效应破坏的主导因素,低于临界深度时土的剪胀效应破坏拱脚,高于临界深度时由于土的剪切破坏拱脚失效;研究结果与ABAQUS有限元数值模拟及室内模型试验结果一致.在三维状态下,在距桩顶表面一定深度内,拱脚处土的竖向位移会破坏拱脚,土拱效应减弱,在此以下一定深度段为土拱效应形成的有利深度,有利深度段深度下自重应力对土拱的破坏起主导作用.研究提出了根据桩土摩擦系数求解拱脚破坏面的新思路,为抗滑桩抗力设计提供了理论借鉴.     

桩承式路堤拱效应分析

掌握桩承式路堤中土拱效应的传力机制,建立有效的计算模型,可合理选择桩间距,这对保证工程质量和节约工程造价具有重要的作用。采用非均布荷载形式,建立了相应的土拱效应计算模型,并给出了土拱拱顶与拱脚截面等效直径变化规律的经验关系。通过理论计算桩顶应力,并与实际工程监测数据对比,结果显示二者基本吻合,验证了改进模型的可行性。     

桩拱组合式挡土墙及其简化设计方法研究

桩板式挡土墙是山区道路工程建设中经常采用的一种支挡结构,由于抵抗水平荷载的需要,传统桩板式挡土墙结构桩和板的尺寸通常做得较大,桩体的布置较密,不经济。基于此,提出一种新的适用于山区道路的桩拱组合式挡土墙,利用拱结构受压性能较好的特点,采用拱板代替传统的平板,拱板与桩基础的上部连接,整体结构可以通过装配式或者现浇制作而成。基于土压力和桩基水平承载力理论,分别建立拱板主动土压力计算模型和抗滑桩计算模型,利用拱板荷载传递给桩基的基本原理,建立桩拱挡土墙整体结构的力学平衡方程,通过求解平衡方程获得桩拱挡土墙整体结构的极限承载力。通过参数分析,分别讨论了不同的桩体几何尺寸、拱板几何尺寸以及土体参数对桩拱组合式挡土墙极限承载力的影响,结果表明,增加矩形截面的长宽比、桩体嵌入深度、土体摩擦角等可以有效提高桩拱组合式挡土墙的极限荷载。