锚杆抗滑桩受力特性的光弹试验研究

针对锚杆抗滑桩的研究现状,设计了三种不同嵌固深度的锚杆抗滑桩,桩体及嵌固岩体以环氧树脂作为模型材料,进行了光弹试验,来研究嵌固在岩体中锚杆抗滑桩的受力特性。通过观测桩体及嵌固岩体的等差线条纹变化规律,以及测试锚杆拉力的变化,定性得出了抗滑桩桩体内力的分布规律、桩体的应力集中问题及出现位置和锚杆拉力的变化与桩体嵌固深度的关系等问题,这与普通抗滑桩的受力特性有很大不同。     

土层锚杆抗滑桩嵌固深度的试验研究

相比普通抗滑桩,桩顶锚杆的存在可以极大减小桩身内力和嵌固深度,但其计算方法目前还不是很完善,且带有一定的工程经验,因而开展这方面的试验研究就显得十分必要。本文首先介绍了土层锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力分布规律的室内模型试验成果,试验分三组,其中两组在坡体后缘加载,一组用千斤顶直接在桩后加载,桩身上各贴有一定数量的土压力盒,用以测定作用于桩身上的地层抗力。从试验中,得出了土层锚杆抗滑桩桩身地层抗力主要分布在桩前滑面以下部分及最大值出现的部位,并给出了桩前滑面以下部分抗力值的大致范围。然后根据试验结果,应用滑移线解法,分别计算了抗力分布为三角形与梯形时土层锚杆抗滑桩嵌固深度,最后与实际结果进行了比较。     

嵌固于多种地层的抗滑桩设计计算方法

在采用抗滑桩加固边坡或滑坡的工程中通常会出现桩体嵌固段位于多种地层的情况,嵌固段桩体的受力对所加固坡体的稳定性有极为重要的影响。现行规范建议采用等效地基系数法计算桩体嵌固段,其计算结果往往与实际不符。针对实际工程中常见的嵌固段地层为3种及以下地层的情况,将其分为全土型、土土岩型、土岩岩型和全岩型4类,基于侧向受荷的弹性地基梁分析模型,采用嵌固段实际各地层的弹性抗力系数,考虑桩体嵌固段在各地层界面处的内力和变形连续性,给出了这4类典型情况下抗滑桩嵌固段的内力和位移计算公式。工程实例分析表明,本文提出的计算方法与数值模拟法、桩体有限差分算法的所得结果较为接近,但本文的计算过程更为简单,更便于实际操作。     

考虑锚杆横向抗力的矿山巷道锚固设计研究

本文研究了矿山采场巷道加固中一种先进的支护体系－锚拉支架中锚杆的横向抗力,分析了锚杆横向效应对加固破碎圈岩石的成拱作用,推求了锚拉支架的拉杆拉力,锚杆横向抗力与加固作用的关系,获得的理论公式可以用于锚拉支架的分析设计,工程实例证实了其可行性。     

抗滑桩受荷段前侧有限范围地层的地基抗力系数取值方法

为确定在抗滑桩受荷段前侧有限范围土体条件下地基抗力系数的取值方法,基于抗滑桩计算的侧向受荷弹性地基梁法,并结合塑性极限分析上限法,考虑全桩内力与变形连续性,且以受荷段前侧土体无限情况下的地基抗力系数的比例系数值为基准,分析推导出抗滑桩受荷段前侧有限范围土体条件下该比例系数的取值方法,得到了地基抗力系数的比例系数与受荷段前侧土体坡度之间的关系,通过数值模拟进一步验证了所提方法的合理性。针对不同土体物理力学参数和抗滑桩参数条件下的案例分析结果表明,地基抗力系数的比例系数随受荷段前侧土体坡度增加呈非线性减小,抗滑桩嵌固段深度、截面尺寸、受荷段前侧土体黏聚力、内摩擦角和重度对桩前土体的该比例系数均有影响,但土体重度影响并不明显,而其他因素影响则呈较显著的正相关性影响。     

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。     

考虑桩侧双线性土抗力时长桩临界荷载计算

为了探讨目前工程中广泛使用的超长桩的临界荷载计算,考虑了桩侧土壤的弹性抗力,将桩侧土体的弹性抗力假定为由两部分组成,通过选择合适的桩柱挠曲变形函数,用瑞利-里兹法求解其临界荷载,分析桩周土抗力模式对超长桩的临界荷载及计算长度的影响关系。结果表明,桩的临界荷载主要取决于桩的入土深度、折减系数等系统参数。     

卵砾石地层深基坑土钉和锚杆桩联合支护技术

卵砾石地层硬度大,可钻性差,易坍塌,这种地层的深基坑支护若采用传统的锚杆桩,施工难度大,工效低,工程造价高.在卵砾石地层中,采用土钉和锚杆桩联合支护技术进行深基坑支护,节省工程投资,提高工效,缩短施工工期.     

卵砾石地层深基坑上钉和锚杆桩联合支护技术

卵砾石地层硬度大,可钻性差,易坍塌,这种地层的深基坑支护若采用传统的锚杆桩,施工难度大,工效低,工程造价高,在卵砾石地层中,采用土钉和锚杆桩联合支护技术进行深基坑支护,节省工程投资,提高工效,缩短施工工期。     

基于扁铲侧胀试验的桩基水平承载力分析

依据扁铲侧胀试验的结果,对桩侧土水平抗力系数的比例系数进行了估算,并估算出单桩水平承载力设计值;根据单桩水平载荷试验的成果,计算出试验桩的水平临界荷载平均值,并得到桩侧土水平抗力系数的比例系数;在此基础上,对两者进行了对比分析,其单桩水平承载力非常接近,但比例系数存在差异。认为不宜将试桩的结果直接应用于工程桩的水平承载力计算,应根据工程桩的实际情况,考虑承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应。     

锚杆抗滑桩内力计算的初参数法研究

将锚索抗滑桩看作由锚索和抗滑桩共同组成的支挡结构系统,同时,将其中的抗滑桩视为搁置在弹性地基上的梁,并将锚索拉力作为集中力加在抗滑桩上;应用初参数法分别建立了滑面上下基床参数为同一常数和滑面上下基床参数为不同常数时的计算锚索抗滑桩弯矩、剪力、挠度和转角的初参数公式.以某滑坡治理工程中采用的锚索抗滑桩为例,对其内力进行了计算.     

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。     

预应力锚固抗滑桩内力计算的加权残值法

总结了预应力锚索抗滑桩锚索设计拉力和预应力的计算方法并进行了改进,使得各方法均能考虑锚索与桩体的位移协调。针对桩顶和桩身作用锚索的各种情形,将半解析、半数值的加权残值法应用于预应力锚索抗滑桩的内力计算,并采用适用性较广的B样条函数作为试函数,在此基础上编制了可考虑滑动面以上桩前土体抗力计算程序,将该程序应用于已有实例的分析,并与有限差分法进行对比,验证了程序的正确性,将该方法应用于其他两个计算实例的分析,针对锚索设计拉力和预应力的不同计算方法,分别给出了相应的锚索设计拉力、预应力、桩身最大弯矩和桩顶位移的对比分析表格,以及桩身受力图,计算结果还表明,对于特定计算实例不是所有计算方法都适用,要具体问题具体分析。     

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。     

预应力锚索抗滑桩支挡结构体系数值模拟研究

为克服现行预应力锚索抗滑桩设计计算方法存在诸多问题,探讨了快速拉格朗日有限差分程序（FLAC）,对预应力锚索抗滑桩支挡结构体系进行整体数值模拟方法。以较好的考虑抗滑桩、预应力锚索、滑坡体及锚固地层之间的相互作用、共同工作特性,提高设计计算效率。工程实例数值模拟计算结果比较表明,该方法是可行的。不失为一种有效的新途径。可供有关设计部门参考。同时,数值模拟也揭示,与普通抗滑桩相比,预应力锚索抗滑桩受力更合理,可使桩的截面尺寸、桩的锚固深度及桩间距等的设计更加经济。     

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。     

抗滑桩极限阻力的有限元分析

应用平面应变有限元法分析了不同强度、应力状态下土体的单桩极限抗滑阻力,并与现有的极限阻力经验公式的计算结果进行了比较,论证了结果的合理性.对不同桩径及不同土体力学参数情况下的桩极限阻力进行了分析,研究了桩径及土体参数等因素对桩极限阻力的影响.为进一步利用该方法研究单桩极限抗滑阻力的计算公式提供了基础.     

液化土层中桩基水平承载特性分析

通过桩土相互作用的振动台模型试验,获得了不同相对密度的砂土在振动液化过程中桩身弯矩随土层振动累积孔压的变化关系。进而通过拟静力方法,确定了土层液化过程中的衰化p-y曲线,并计算出桩身弯矩的分布。计算结果与实测结果的比较分析表明：若土层的振动累积孔压比ru≤比≤0.2时,桩的水平承载能力没有明显降低。当土层的振动累积孔压比ru≥0.8时,若土层的相对密度Dr≤40 %,桩的水平承载能力降低90 %;若土层的相对密度Dr≥50 %,桩的水平承载能力降低75 %。     

抗滑桩应变特征与内力非线性研究

为探究抗滑桩实际内力与变形间的规律,特别是桩土相互作用下桩体受力、变形、稳定性等特征,通过抗滑桩大型物理模型试验,结合MATLAB拟合推导实现从桩表面应变散点数据到桩身挠度分布的求解。对比同桩长不同加载条件与同加载条件不同桩长两种情况下桩表面应变、桩身弯矩、剪力及挠度,分析抗滑桩的应变特征与内力变化规律。研究表明:单调与循环加载条件下抗滑桩工作阶段划分为三阶段,即未开裂阶段、混凝土开裂-钢筋屈服阶段、钢筋屈服-桩体破坏阶段。未开裂阶段一、二级荷载下由于土的压密性桩体略微回弹,桩表面应变、桩身弯矩、受荷段剪力及挠度出现较小的负值（绝对值约为破坏时的1%）。混凝土开裂-钢筋屈服阶段应变、弯矩、剪力、挠度增速明显加快。钢筋屈服-桩体破坏阶段应变、弯矩、剪力、挠度呈非线性增长,桩体的破坏模式均为弯剪破坏。随着自由端长度的增加,破坏时应变、弯矩增大,而剪力减小,破坏时应变增长约10%,弯矩增长约3%,剪力减少约20%;相对于单调加载,循环加载下最大弯矩值和最大挠度均有增大,最大弯矩增长约2%,最大挠度增长约1%。     

利用旁压试验确定抗滑桩地基系数的研究

通过大量实践和理论分析,在Baguelin公式的基础上推导出水平地基系数的公式。提出了一套用幂函数模拟水平地基系数的逐步回归的方法,获得了较好的效果。同时,推导出这种情形下的弹性地基梁法的解析解公式。给出了一个计算实例,说明将旁压试验引入抗滑桩设计是可行的,值得推广研究和应用。