强度折减动力分析法在滑坡抗滑桩抗震设计中的应用研究

利用动力有限差分软件FLAC,结合强度折减动力分析法,提出抗滑桩抗震设计新方法,将滑坡安全稳定系数作为岩土体参数折减系数对岩土体参数进行折减,采用FLAC动力分析,考虑了桩与岩土体地震荷载下动力相互作用,将地震作用过程中桩内力峰值除以混凝土强度增大系数与地震作用完毕之后桩的内力值进行比较,二者中大值作为桩的抗震设计内力值,同时还要求桩顶边坡动力安全系数大于设计容许值,确保滑坡不会发生越顶破坏。通过一个滑坡算例,对抗滑桩支护抗震设计进行分析,结果表明：动力强度折减分析法进行抗滑桩抗震设计,能考虑桩土动力相互作用,并得到实际桩前推力分布形式,为抗滑桩支护边坡的抗震设计提供了一个新的思路。     

基于可靠性理论抗滑桩设计体系的研究

抗滑桩设计的常规方法是建立在定值基础上的,未能考虑计算参数的随机性与变异性,故在抗滑桩设计中存在局限性：一是不能给出抗滑桩设计的边坡安全度;二是设计中过分保守,造成浪费。可靠性分析法考虑了计算参数的随机性,用严格的概率来度量边坡的安全度,弥补了上述传统抗滑桩设计中存在的不足。基于可靠性分析法,以传统边坡稳定性计算公式为基础,建立了抗滑桩设计的边坡稳定性评价模型,并且运用蒙特卡罗法,采用单参数敏感性分析方法,分析抗滑桩设计各参数对边坡安全系数及可靠性指标的影响。结果表明,岩土体抗剪强度参数、岩土体重度、抗滑桩直径等因素对可靠性指标影响较明显,边坡安全系数对岩土体重度、抗滑桩有效长度、抗滑桩直径等随机变量较敏感。     

基于有限元强度折减法的边坡动力稳定性可靠性分析

传统有限元强度折减法在边坡稳定性数值分析中取得了一定的成功,但由于未考虑岩土体材料参数的变异性等不确定性因素,尚不能直接应用于边坡稳定性特别是动力稳定性可靠性分析问题。为此提出了基于有限元强度折减法的地震边坡动力稳定性可靠性分析方法。将有限元极限分析法、动力分析法和可靠性分析法三者耦合,分析求解边坡在地震作用下的动力稳定性可靠性问题,并将这一过程在数值计算程序中得以实现。在计算分析过程中,克服了原方法需不断人工试算才能得到边坡安全系数而无法量化处理问题,并对边坡动力失效准则进行了适用于程序化的改进,使其计算过程完全实现自主运行。结合典型算例分析结果表明,该方法显著的特点是能较全面地反映岩土体的动力特性和边坡岩土体材料强度参数的变异性及相关性,所得结果相对更加合理且更符合工程实际。该方法既是对有限元强度折减法的应用范围的有益推广,也为边坡动力稳定性可靠性问题研究提供了一条新的有效途径。     

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。     

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。     

基于有限元强度折减系数法岩土边坡稳定性分析与抗滑桩设计

基于有限元强度折减系数法原理,应用具有折减分析功能的ANSYS软件,以暴雨工况为最不利控制工况,采用平面应变条件下Drucker-Prage关联流动屈服准则(DP4)和边坡失稳破坏综合判据,分别对龙胜县城桑江北区不稳定高切边坡自然状态和削坡及抗滑桩加固状态进行了强度折减数值模拟。确定了这2种状态边坡最危险滑动面位置、形状并给出了极限状态坡体强度储备安全系数,通过所建桩-土共同作用连续介质模型及ANSYS后处理路径分析功能,求得极限状态滑坡设计推力和桩身内力及其分布,且将该法分析结果与传统分析方法作对比,发现误差很小且该法更接近边坡实际情况。综合分析表明,该法在岩土边坡滑坡灾害防治方面是可行且有效的新途径,有其自身的优越性和广阔的发展前景。     

双排门式抗滑桩的空间计算模型

滑坡推力大时单排抗滑桩不能产生良好的抗滑效果,而抵抗力大、桩顶位移小的双排门架式抗滑桩能有效地限制支挡结构的变形。目前的计算方法忽略了双排抗滑桩间联系梁和圈梁所起的变形协调及桩梁岩土间的相互作用,具有一定的局限性。针对这一问题,将双排门架式抗滑桩视为桩梁岩土共同作用的单层多跨框架结构,综合考虑桩间土拱效应、框梁及联系梁对双排门架式抗滑桩的空间协同作用,提出了桩梁土空间协同作用下的双排门架式抗滑桩受力模型;基于静力平衡及变形协调原理,建立了双排门架式抗滑桩受力模型的变形方程;采用有限元理论编制了双排门架式抗滑桩的有限元程序,计算内力和变形特性;最后在三峡库区防治工程中对研究成果进行了验证,计算结果及对比分析表明该模型符合于抗滑桩的特性。     

关于抗滑桩与岩土体相互作用研究的机理探讨

在滑坡工程的治理设计中,最基本的问题之一是发生变形的边坡或滑坡岩土体与支挡结构的相互作用问题.文章主要研究抗滑桩与岩土体之间相互作用问题,就滑坡推力传递机理进行了分析,并对滑坡推力和土体抗力分布图式和分布函数进行了探讨.建议在滑坡治理工程中对抗滑桩进行优化设计,将使工程治理更为经济合理.     

基于有限元强度折减法的复式抗滑桩内力计算及桩土作用机理分析

在边坡、滑坡防治工程中已得到广泛应用的П形、h形等复合式抗滑桩,由于其多属于复杂的超静定结构,受力形式或荷载分配方式仍存在较大争议,桩土相互作用关系复杂,传统方法在求解其内力时往往面临较大困难。有限单元法和强度折减法的结合为解决这类问题提供了一条可行的途径,该方法求解这一类问题时不需要假定抗滑桩系统的结构类型以及岩土体作用在抗滑桩上的荷载分布形式,因此获得的计算结果往往更符合实际情况。本文以某隧道进口岸坡的П形抗滑桩为例,在详细分析岸坡稳定性状况以及可能失稳模式的基础上,采用有限元强度折减法对桩身内力、桩土作用关系以及治理效果进行计算和分析,结果表明利用有限元强度折减法求解这类具有复杂超静定结构抗滑桩系统的内力是一条有效的途径,计算结果对该治理工程的设计具有一定的应用参考意义。     

考虑滑坡岩土体弹性抗力预应力锚索抗滑桩设计方法

在目前预应力锚索抗滑桩的计算方法中,均没有考虑桩后岩土体受到锚索预应力作用产生的弹性抗力对滑坡推力的影响.初步探讨了桩后岩土体上产生的预加固力的分布形式.考虑了锚索桩的荷载变化,根据桩与锚索变形协调原理,按长期荷载进行锚索预应力设计;然后按短期荷载确定滑坡最大推力,并用预加固力修正滑坡推力,而对锚索设计拉力与桩的内力则按修正的滑坡最大推力设计,这样的设计思路反映了预应力锚索抗滑桩实际受力的特点.结合重庆某滑坡的工程实例,与常规方法进行了对比分析.     

桩前预留土体对抗滑桩影响的分析与计算研究

本文在前人研究的基础上对桩前土体需要开挖的抗滑桩提出了一种新的计算方法,即似m法。文中将单排抗滑桩分为三类:第一类为桩前土体不开挖,但与抗滑桩分离形成桩后缝隙;第二类为桩前土体不开挖,但与抗滑桩相贴且有抵挡抗滑桩的作用;第三类为桩前土体需要开挖,并对各类抗滑桩给出了相应的设计计算方法。对于第一类抗滑桩可用本文改进的m法和有限线单元法计算;对于第二类抗滑桩考虑桩前抗力值大小后也可用本文改进的m法和有限单元法计算;对于第三类抗滑桩可用本文提出的似m法和改进的有限线单元法计算。通过与实际工程测量值对比分析,得出结论:在抗滑桩工程中对桩的钢筋受力进行实测以推断桩的受力性能,弥补滑坡推力及桩前抗力勘测、分析、计算值可靠性差的弱点。该方法与二维、三维有限元法相比,具有计算方法简单、可靠的特点,值得广泛应用和发展。     

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ANSYS和响应面法的抗滑桩结构可靠性分析

在深入分析可靠度指标的几何意义和响应面法的基本思想的基础上,提出了基于ANSYS和响应面法的可靠度算法与步骤。分析了陕西省吴起县大路沟巨型黄土滑坡的工程地质条件,根据滑坡的工程地质勘察资料和滑坡治理工程的设计资料,建立了基于ANSYS的抗滑桩桩土体系有限元模型,经过自重作用下桩土结构有限元分析,验证了该有限元模型的有效性。在此基础上,选取滑体土重度、滑面土内聚力c和内摩擦角、滑面以下土的压缩模量Es;4个随机变量,基于响应面(中心复合设计CCD)法和通用有限元软件ANSYS平台,建立了抗滑桩的可靠度分析模型,并研制了对应算法。工程算例结果表明:当试验点数量N=25时,抗滑桩结构的失效概率Pf=0.35%,可靠度指标=2.70,从而验证了基于ANSYS和CCD响应面法建立抗滑桩可靠度计算模型及算法是可行的。     

考虑竖向摩阻力的抗滑桩嵌固段内力计算

抗滑桩变形过程中产生的竖向摩阻力可以形成反力矩,有助于抵抗滑坡推力,现对竖向摩阻力对抗滑桩嵌固段内力及变形的影响进行研究。在弹性地基系数法K法和小变形假设的基础上,假定竖向摩阻力与桩岩相对位移成正比,建立考虑竖向摩阻力的抗滑桩受力模型及其挠曲变形微分方程,并推导其求解过程。通过马家沟Ⅰ号滑坡抗滑桩实例计算,分析了竖向摩阻力对抗滑桩内力及变形计算的影响。竖向摩阻力形成的反力矩能减小抗滑桩的变形及内力,对抗滑桩剪力的影响最大,水平位移次之,对弯矩影响最小。考虑竖向摩阻力的抗滑桩计算模型能改善目前抗滑桩设计中剪力计算过大的问题,使抗滑桩设计更为合理。     

考虑土拱效应的疏排桩支护基坑内力和变形分析

采用同济大学中型岩土离心机进行了2组疏排桩支护基坑的离心机模型试验,结合三维有限元数值分析探讨了采用规范方法计算疏排桩支护基坑桩身内力与变形的适宜性,并提出了考虑土拱效应的疏排桩支护基坑桩侧土压力的理论计算方法,最后建立了考虑土拱效应的疏排桩支护基坑桩身内力和变形的计算模型。研究结果表明：对于桩间距与桩径之比为2、3和8的疏排桩支护基坑,桩间土体无法形成土拱效应;对于桩间距与桩径之比为4～7的疏排桩支护基坑,桩间土拱效应明显;规范法计算得到桩身内力与变形结果要比离心机试验结果偏大,与规范方法相比,采用文中提出的计算方法计算疏排桩支护基坑桩身内力与变形更为合理。     

单排抗滑桩随机有限杆单元法计算的分析与研究

文章对桩前土体需要开挖情形下的随机有限杆单元法给出了新的详细的计算公式。由于滑坡和稳定体常为碎石土和风化的软岩,不适宜用静力触探研究相关范围（土性的自相关性）,因此本文用旁压试验m值对相关范围进行研究和计算。根据所作的大量抗滑桩并参照已有的研究成果（如Meyerhof的研究成果）,建议抗滑桩的可靠度与工程结构的可靠度取值同（即一级结构[β]=3.7、二级结构[β]=3.2、三级结构[β]=2.7）。这样处理,钢筋混凝土结构的许多成果均可移植到钢筋混凝土抗滑桩中。侧向地基系数Ch（p=b1mxy=b1Chy）为与土性及埋深有关的量,本文给出了用旁压试验推求m值的两种计算公式。     

锚索抗滑桩与岩土体相互作用研究

就目前锚索抗滑桩的研究现状来看，基本上都是将锚索和抗滑桩分开计算，忽略了锚索与抗滑桩之间存在的相互作用关系。针对这一问题，对锚索-抗滑桩-岩土体相互作用系统的计算方法进行了研究。提出了在锚索抗滑桩设计计算中，除了应考虑锚索的强度外。还应该考虑锚索的伸长量，使其与桩的变形相协调。在此基础上，建立了新的锚索抗滑桩计算理论。本文用该方法进行了工程实例分析，并与其他计算方法所得结果进行了对比。     

典型土-岩复合边坡抗滑桩内力分析与设计方法

边坡工程中的土-岩复合边坡是一种典型的边坡类型,其主要特点是土岩分界面常常成为边坡的潜在滑动面。本文以典型土-岩复合边坡抗滑桩工程为背景,对传统的传递系数法计算边坡下滑推力进行了改进,桩前土体抗力采用弹性抗力计算,并引入双参数法,建立了抗滑桩内力挠曲微分方程,探讨了不同类型的抗滑桩(刚性桩、弹性桩)位移和内力计算方法,为有效地解决土-岩复合边坡抗滑桩内力计算问题提供了新途径。据此采用VC编制了面向对象、集设计、分析计算以及绘图于一体的计算机辅助设计系统,显著提高了计算速度和计算精度,实现了抗滑桩的优化设计,并成功地应用于典型土-岩复合边坡工程,对类似工程实践具有参考价值。