有限元強度折減法對抗滑樁加固邊坡的優(yōu)化分析研究.pdf

1、抗滑樁作為一種支擋抗滑結(jié)構(gòu)物已經(jīng)廣泛應(yīng)用于滑坡和邊坡的穩(wěn)定性治理工程中。但是,抗滑樁加固邊坡的工作機理、樁土相互作用規(guī)律仍沒有得到徹底解決,抗滑樁設(shè)計理論與計算方法目前還處于不成熟階段。本文基于強度折減有限元法能夠模擬巖土體與各種支擋結(jié)構(gòu)的共同作用等主要特點,探討抗滑樁與巖土體的相互作用機理,從二維和三維的角度,分析了抗滑樁的布樁位置、樁間距、錨固深度、樁頂冠梁連接方式及邊坡材料參數(shù)變化對抗滑樁加固邊坡穩(wěn)定性的影響,分析了單排樁和多排樁

2、的內(nèi)力分布和滑坡推力在抗滑樁上的分配,進而定量地評價抗滑樁對邊坡的抗滑效果,為實際工程抗滑樁的設(shè)計和施工提供有力的理論支持。主要做了以下幾個方面的工作：
　　 ⑴由于自然界的滑坡現(xiàn)象具有顯著的三維效應(yīng),其中有些部分滑動面形態(tài)復(fù)雜,用二維分析求出的安全系數(shù)不能夠反映滑坡的真實穩(wěn)定狀態(tài),因此從假三維角度來模擬平面應(yīng)變這種狀況,通過對只有重力作用下均質(zhì)土坡加固穩(wěn)定性的算例,運用強度折減有限元法進行邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)計算的精度研究,進而

3、揭示抗滑樁與巖土體的相互作用機理的規(guī)律。
　　 ⑵從土拱現(xiàn)象著手,系統(tǒng)地研究了單排樁和多排樁土拱效應(yīng)的形成和發(fā)展過程,樁間距對土拱效應(yīng)的影響。通過數(shù)值分析發(fā)現(xiàn),樁間距與抗滑樁的寬度的比值大于8時,隨著樁間距的增大,土拱效應(yīng)開始失效或者破壞。進一步解釋樁土相互作用的規(guī)律。
　　 ⑶通過Mohr-Coulomb,Matsuoka-Nakai,Lade-Duncan屈服準則之間的等面積轉(zhuǎn)換,采用強度折減有限元法可以得出不同屈服

4、準則下的邊坡安全系數(shù)。這些不同的等效面積DP屈服準則都近似地模擬了土體的破壞強度,由DP2、DP3、DP4所得的邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)與傳統(tǒng)極限平衡法較為接近,而基于Matsuoka-Nakai等效面積圓:DPMN模型和基于Lade-Duncan等效面積圓DPLD模型的計算比較真實,更好地發(fā)揮材料的承載潛力,是評價二維與三維邊坡穩(wěn)定較理想的彈塑性模型。
　　 ⑷在邊坡穩(wěn)定性分析有限元強度折減法的基礎(chǔ)上,將樁土接觸問題考慮進去,通過對

5、比計算與分析系統(tǒng)地考察了樁的位置、樁間距、樁埋深、樁頂連接方式及邊坡材料參數(shù)變化對抗滑樁加固邊坡穩(wěn)定性的影響,并對樁間土拱效應(yīng)進行了探討,同時通過對比傳統(tǒng)方法,為抗滑樁加固邊坡的優(yōu)化設(shè)計提供參考依據(jù)。
　　 ⑸通過對樁頂加冠梁的多排樁進行研究,分析樁頂冠梁不同的連接方式對抗滑樁土拱效應(yīng)、側(cè)向位移和彎矩等內(nèi)力分布的影響,對比不同的連接方式對邊坡穩(wěn)定性的影響,所以建議在工程實際中采用梅花布樁和樁頂前后排相連方式可以更好地發(fā)揮抗滑效果