计算锚索抗滑桩变形及内力的一种新方法

结合结构力学和弹性地基梁理论,考虑锚索的弹性变形,建立了一种计算锚索抗滑桩变形及内力的新方法。在建立公式时,将抗滑桩从滑面处分为上、下两部分;对嵌固段的桩按弹性地基梁计算,滑面以上的桩用力法计算;利用滑面处的变形协调条件,建立了锚索抗滑桩的计算公式,所得公式可以方便地用于求解锚索的设计拉力、抗滑桩的内力及变形。最后,以某滑坡治理工程为例,计算了锚索拉力及抗滑桩的内力,验证了计算方法的可靠性,并与普通抗滑桩的计算结果进行了对比分析。     

不同布锚方式对锚索抗滑桩受力与变形影响的物理模型试验研究

锚索抗滑桩是滑坡的主要支护结构之一。目前, 软硬相间地层条件下锚索抗滑桩的受力与变形特征尚缺乏系统研究。以软硬相间地层为地质背景, 基于自主研发的柔性测斜仪和自动加载系统, 构建了锚索抗滑桩加固滑坡物理模型试验系统, 开展了锚索抗滑桩加固滑坡的物理模型试验, 揭示了推力不断增加过程中抗滑桩、锚索和滑体的变形与受力特征, 对比研究了布锚方式对桩-锚受力与变形的影响规律, 通过数值模拟的方法分析了软硬相间地层对锚索抗滑桩的影响机理, 并以双锚点抗滑桩为例进行了理论分析。研究结果表明: ①在滑坡-锚索抗滑桩体系中, 桩身各点位移和滑体深部位移均随桩身深度的增加而减小, 滑体后部位移速率大于中部, 且滑体位移速率大于桩身位移速率; ②单锚点抗滑桩的桩-锚推力分担比经历了4个阶段的变化, 趋于稳定时桩-锚推力分担比约为9∶1, 锚索拉力作用下桩身弯矩呈"S"型分布, 正负弯矩非对称; ③锚固角度越大, 锚索拉力的增速越大, 不同锚固角度对桩身内力值的影响主要体现在受荷段; ④多锚点抗滑桩结构的锚索分担更多的推力, 与单锚点抗滑桩相比, 双锚点与三锚点抗滑桩的最大桩身弯矩分别减小了22.41%和40.55%;⑤与均质地层相比, 软硬相间地层中软、硬岩交界面处基岩应力发生突变, 不同软岩厚度比和桩底是否嵌入硬岩, 均对锚索拉力和桩-岩之间的相互作用有不同程度的影响; 其次, 双锚点抗滑桩内力的理论值与试验结果较为接近。本研究成果可为软硬相间地层中锚索抗滑桩加固滑坡工程的优化设计提供依据。      

基于“三段法”的锚拉桩桩身内力计算方法与应用

针对抗滑桩常因地质条件、地形地貌等原因导致受荷段底面与嵌固段顶面不在同一水平面的情况,将此段划为次受荷段,并推导了次受荷段桩后设计荷载大小计算公式和荷载分布公式,以及在弹性地基梁和悬臂梁模型下的适用于悬臂桩和锚索桩内力与挠度计算通用公式。以巴东县焦家湾移民安置点库岸防护工程预应力锚索桩为例,研究次受荷段对抗滑桩内力和挠度影响。结果表明:忽略次受荷段后土压力作用的传统计算方法会使桩身弯矩计算结果偏小,导致桩身配筋量不足,存在设计安全隐患。再以锚索排数、位置为控制变量,研究其对预应力锚索桩内力和挠度的影响,提出预应力锚索可有效地降低抗滑桩工程造价;增加预应力锚索的排数有利于调节抗滑桩内力分布,设计时应优先考虑将锚索设置为多排锚索。      

316国道K25+040～+140段滑坡治理中的抗滑桩结构设计

介绍了316国道K25 040～ 140段滑坡治理工程中的抗滑桩设计过程，讨论了抗滑桩设计中滑推力的计算方法及公式、抗滑桩的结构设计及配筋，将抗滑桩的内力计算简化成较为实用的公式来计算。还介绍了抗滑桩间土体的排水设计，对排水管的具体做法作了详尽地阐述。     

预应力锚索+抗滑桩在滑坡治理中的应用

在对南三路一虎陇山段滑坡进行稳定性分析与评价的基础上,通过对滑坡治理方案选型分析,提出预应力锚索+抗滑桩是一种在坡高较大且场地紧张等不利情况下进行滑坡治理的有效措施.同时,扼要介绍了预应力锚索+抗滑桩施工步骤.     

某滑坡稳定分析及处理方案探讨

滑坡属于不良地质现象，是斜坡上的部分岩体和土体在自然或人为因素的影响下沿某一明显的界面发生剪切破坏向坡下运动的现象。当高速公路不得不通过某一滑坡时，对其稳定性进行分析和整治设计就显得尤为重要。以祁临高速公路灵石至霍州段窑深沟大桥东南窑深沟滑坡为实例，根据勘察资料，利用岩土力学知识，在公路修好后并运行的情况下，计算出了其稳定系数和推滑力，又以材料力学、结构力学等力学理论为基础，设计出抗滑桩和锚索抗滑桩等两种整治方案，经验证，效果良好。     

预应力锚索、抗滑桩在边坡治理中的应用

通过对某边坡治理工程的论述,重点对预应力锚索、抗滑桩的设计及施工工艺等进行了探讨,通过实践证明,该技术在边坡治理工程中具有推广和借鉴意义。     

某滑坡稳定分析及处理方案探讨

滑坡属于不良地质现象,是斜坡上的部分岩体和土体在自然或人为因素的影响下沿某一明显的界面发生剪切破坏向坡下运动的现象。当高速公路不得不通过某一滑坡时,对其稳定性进行分析和整治设计就显得尤为重要。以祁临高速公路灵石至霍州段窑深沟大桥东南窑深沟滑坡为实例,根据勘察资料,利用岩土力学知识,在公路修好后并运行的情况下,计算出了其稳定系数和推滑力,又以材料力学、结构力学等力学理论为基础,设计出抗滑桩和锚索抗滑桩等两种整治方案,经验证,效果良好。     

图表法在边坡抗滑桩设计中的应用

抗滑桩作为加固滑坡体的一种有效措施,与其它抗滑工程如抗滑挡墙、锚杆等相比,具有抗滑能力强、施工安全简便,并能进一步核实地质条件等突出优点,现已广泛应用于边坡工程中,但其设计方法还不成熟.运用图表法分析简化了某土质边坡抗滑桩设计计算,这种方法对以后的抗滑桩设计以及进一步深入研究具有一定的参考意义.     

一种简便计算抗滑桩抗滑力的方法

抗滑桩类型不同,其抗滑力的计算方法也不同,有简单也有复杂的,还有各种计算模型等方法,不管采用哪种方法,都要求全面考虑影响因素.文章从简单实用的角度出发,针对"边坡岩体稳定性分析中的平面滑动"问题,在充分考虑各种相关因素的影响下,应用物理力学平衡法分析其中的受力状况,提出了一种简便可行的计算抗滑桩抗滑力的方法.     

京广铁路K1219路基土质边坡深层滑移失稳机制与整治对策

为研究土质边坡深层滑移失稳机制, 以京广铁路下行线K1219+000处路基边坡失稳为例, 通过现场调查测绘、工程地质钻探、原位试验和室内试验、深部位移监测和数值模拟等手段, 详细研究了该土质边坡变形破坏特征、地质力学过程和失稳模式。结果表明: 路基边坡表面裂缝宽度及深度呈坡顶至坡脚逐渐变浅变窄, 变形具有一定的旋转性, 牵引式特征明显, 属于深层滑移拉裂式失稳; 土质边坡经历了因坡脚开挖、抽水引起的应力场和渗流场重新分布阶段、雨水入渗软化导致下滑力不断增大而滑面逐渐迁移扩大加深阶段以及支挡结构抗力失效阶段3个地质力学过程, 其失稳模式包括浅层滑移、浅层滑面向深层迁移、动荷载触发深层滑移失稳3个阶段。在此基础上, 综合确定了滑面位置, 并通过反演方法确定了滑面力学参数。研究采用了刚架式双排抗滑桩的整治方案, 通过理论计算和数值分析, 边坡变形与抗滑桩变形基本一致, 且与监测结果整体吻合, 这表明土质边坡深层失稳理论分析准确且计算的力学参数科学, 整治对策稳妥、可靠。      

Effectiveness of Fiber Bragg Grating monitoring in the centrifugal model test of soil slope under rainfall conditions

Centrifugal model tests are playing an increasingly important role in investigating slope characteristics under rainfall conditions. However, conventional electronic transducers usually fail during centrifugal model tests because of the impacts of limited test space, high centrifugal force, and presence of water, with the result that limited valid data is obtained. In this study, Fiber Bragg Grating (FBG) sensing technology is employed in the design and development of displacement gauge, an anchor force gauge and an anti-slide pile moment gauge for use on centrifugal model slopes with and without a retaining structure. The two model slopes were installed and monitored at a centrifugal acceleration of 100 g. The test results show that the sensors developed succeed in capturing the deformation and retaining structure mechanical response of the model slopes during and after rainfall. The deformation curve for the slope without retaining structure shows a steep response that turns gradual for the slope with retaining structure. Importantly, for the slope with the retaining structure, results suggest that more attention be paid to increase of anchor force and anti-slide pile moment during rainfall. This study verifies the effectiveness of FBG sensing technology in centrifuge research and presents a new and innovative method for slope model testing under rainfall conditions.     

Dynamic response of a slope reinforced by double-row antisliding piles and pre-stressed anchor cables

Large-scale shaking table tests were conducted to study the dynamic response of a slope reinforced by double-row anti-sliding piles and prestressed anchor cables. The test results show that the reinforcement suppressed the acceleration amplification effectively. The axial force time histories are decomposed into a baseline part and a vibration part in this study. The baseline part of axial force well revealed the seismic slope stability, the peak vibration values of axial force of the anchor cables changed significantly in different area of the slope under seismic excitations. The peak lateral earth pressure acting on the back of the anti-sliding pile located at the slope toe was much larger than that acting on the back of the anti-sliding pile located at the slope waist. The test results indicate an obvious load sharing ratio difference between these two anti-slide piles, the load sharing ratio between the two anti-sliding piles located at the slope toe and the slope waist varied mainly in a range of 2-5. The anti-slide pile at the slope waist suppressed the horizontal displacement of the slope surface.     

断层破碎带条件下组合式圆截面抗滑桩加固边坡效果研究

随着我国公路建设不断向山区深入, 在地质构造复杂区公路边坡遇到断层破碎带的情况日渐增多, 亟需开展阻滑能力强的抗滑桩结构加固边坡研究。传统的人工挖孔桩施工模式存在高风险、低效率等缺点, 而组合式圆截面抗滑桩具有施工效率高、安全便捷等特点, 为此, 探究其对含断层破碎带边坡的加固效果具有现实意义。采用自主设计的边坡物理试验系统, 设计了5种不同破碎带厚度与组合式圆截面抗滑桩组合的物理模型, 采用坡顶逐级加载的方式模拟加载, 监测桩身应变、桩顶位移和桩后土压力, 采用高速相机捕捉滑体变形破坏图像, 并使用粒子图像测速(PIV)技术对图像进行处理。研究结果表明: 组合式圆截面抗滑桩通过限制桩后滑体水平位移, 并将滑体限制在前、后排桩间来达到加固边坡的效果; 滑体演化分为变形压密、加速变形和破坏滑移3个阶段; 前、后排桩桩后土压力比值介于1/3~1/2之间; 随断层破碎带厚度增加, 滑体水平滑移速率增大, 组合式圆截面抗滑桩的桩顶位移增大, 桩身最大正弯矩减小。模型试验与数值模拟计算的弯矩及桩顶位移较为吻合, 研究成果可为边坡工程组合式圆截面抗滑桩设计提供一定借鉴与参考。      

成层土中轴横受荷桩水平响应的非线性解

对于承受轴向荷载的水平受荷桩，以往研究大多基于线弹性或弹塑性水平荷载传递模型。为提升轴横受荷桩的计算设计水平，采用轴向荷载传递法计算桩身轴力，考虑桩身轴力引起的P-Δ效应，基于双曲线型水平荷载传递模型考虑桩-土体系变形的非线性特征，对成层土中轴横受荷桩的水平响应进行分析求解，得到了轴横荷载作用下桩身变形和内力的非线性有限差分解，并采用MATLAB语言编制了计算程序。使用模型试验算例与基于现场试验的有限元算例对非线性解的准确性进行对比验证，结果表明:计算结果与算例数据吻合良好，可靠性较高；采用不同荷载传递模型的计算结果在不同荷载水平下有所差异，在较大荷载水平下桩-土变形的非线性特点不容忽视。      

岩质边坡平面滑动锚固方向角的三维优化方法

以岩质边坡中常见的平面滑动为研究对象,研究其最优锚固方向角的计算方法。将锚索自由段单位长度能提供的最大抗滑增量作为目标控制变量,将坡面和滑动面特征参数与锚索设计参数作为优化控制自变量,通过坐标系转换得到的线性方程组对锚索的预拉力进行分解,并根据锚索支护时的三维模型建立了锚索自由段长度的优化公式,进而推导了用于锚固方向角三维优化的新计算方程。在该方程的基础上借助MATLAB软件中的fmincon函数对锚索加固方向不受限制时的锚固方向角进行了优化。最后通过锚固方向角敏感性分析与工程实例分析相结合,证明了推荐的最优锚固方向角计算方法的有效性与先进性。新方法有效地解决了边坡坡面与滑动面走向存在夹角时最优锚固方向角的求解问题,可进一步提高锚索的锚固效益,降低边坡的支护费用。      

Limit analysis method for active earth pressure on laggings between stabilizing piles

Stabilizing pile is a kind of earth shoring structure frequently used in slope engineering. When the piles have cantilever segments above the ground, laggings are usually installed to avoid collapse of soil between piles. Evaluating the earth pressure acting on laggings is of great importance in design process. Since laggings are usually less stiff than piles, the lateral pressure on lagging is much closer to active earth pressure. In order to estimate the lateral earth pressure on lagging more accurately, first, a model test of cantilever stabilizing pile and lagging systems was carried out. Then, basing the experimental results, a three-dimensional sliding wedge model was established. Last, the calculation process of the total active force on lagging is presented based on the kinematic approach of limit analysis. A comparison is made between the total active force on lagging calculated by the formula presented in this study and the force on a same-size rigid retaining wall obtained from Rankine's theory. It is found that the proposed method fits well with the experimental results. Parametric studies show that the total active force on lagging increases with the growth of the lagging height and the lagging clear span; while decreases as the soil internal friction angle and soil cohesion increase.