單排樁加固邊坡模型試驗與數(shù)值分析.pdf

1、眾所周知，對非?；钴S的滑坡和即將破壞的邊坡而言，樁是一種非常有效的措施。研究者們提出各種邊坡經驗設計方法和邊坡及樁加固邊坡的穩(wěn)定性分析方法。然而，采用的分析和設計方法不同得到的結果不一樣，設計方法對樁-邊坡間復雜的穩(wěn)定機制也沒有得到充分的詮釋。本文采用模型試驗和基于強度折減法三維有限差分軟件FLAC3D來進行單排樁加固邊坡的穩(wěn)定作用機制研究。
　　首先，設計并制作了模型試驗裝置，對單排樁加固黏性土邊坡進行了模型試驗研究。通過模型試

2、驗測試獲得：樁后的土壓力是呈三角形分布，合成集中力作用在滑動面以上樁長的三分之一處；略高于滑動面處的樁彎矩和剪力達到最大值。樁前土壓力測試結果表明，樁的作用影響范圍在樁后達4倍樁徑的區(qū)域。
　　針對試驗模型，采用FLAC3D數(shù)值模擬方法對模型試驗進行了數(shù)值分析，數(shù)值模擬與試驗結果吻合較好，說明可以采用數(shù)值模型分析樁加固邊坡的樁土之間相互作用。
　　然后，采用數(shù)值模擬方法對含基巖邊坡在不同位置設計單排樁的穩(wěn)定性進行分析。結果表

3、明：隨樁身布置位置從邊坡底部向邊坡上部移動，邊坡位移逐漸增加；在邊坡坡面中上部布置排樁最佳，邊坡安全系數(shù)最大，且隨邊坡坡角的增加最佳樁位朝邊坡中上部逐漸轉移；樁加固邊坡的破壞方式主要有三種形式，即越過樁頂滑動、樁身前滑動以及通過樁身滑動，同時樁在基巖的嵌入長度對其也有影響。
　　基于抗滑樁的荷載分配比的數(shù)值模擬分析，提出了一種新的抗滑樁加固邊坡荷載三階段傳遞方式，包括摩擦土拱（樁間土拱作用）、樁后土拱（樁的端部）以及樁前滑動體。借

4、助于數(shù)值分析，研究了沿樁身不同深度樁荷載分配率的分布規(guī)律。通過不同的樁的距徑比S/D、抗滑樁嵌巖深度、滑動體的剪切參數(shù)和樁土接觸面參數(shù)的模擬分析，結果表明：（a）土拱的影響范圍是樁后四倍樁徑區(qū)域；（b）只有在一定樁距范圍內才會產生土拱效應，隨樁距增大逐漸不明顯；當樁間距較小時，樁類似連續(xù)墻的作用，在土體中的土拱效應較為明顯；隨著樁間距增加，樁承受土體荷載區(qū)域擴大，因此，彎矩和剪切力的最大值會增加。（c）樁嵌巖長度占樁長15％以上，才能保

5、證土拱效應出現(xiàn)；（d）土體的黏聚力和內摩擦角對邊坡上部土層的樁荷載分配比有輕微影響，對深部土層的樁荷載分配比影響明顯，且隨粘聚力的下降，摩擦角的增大，樁荷載分配比會出現(xiàn)相應的增加；（e）樁彎矩和剪切力會隨土體黏聚力的增加而增大，而樁最大彎矩和剪切力會隨土體內摩擦角的增大而減少。
　　研究了嵌固樁加固邊坡時的受力狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)抗滑樁存在嵌巖深度臨界值，超過臨界值時邊坡安全系數(shù)不再增大；抗滑樁嵌巖深度小于臨界值會顯著增大樁身彎矩和剪切力，