支護(hù)樁樁間臨空土體破壞機(jī)理與穩(wěn)定性分析方法.pdf

1、在眾多類型的支擋結(jié)構(gòu)中，支護(hù)樁因側(cè)向抗力大、施工方便、對周邊地質(zhì)體擾動相對較小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類邊坡治理、基坑支護(hù)工程中。支護(hù)樁是一種水平方向不連續(xù)的支擋結(jié)構(gòu)，這種不連續(xù)的目的一方面在于合理利用土體的自承能力；另一方面使其可以有較深的嵌固段，從而將荷載傳遞至相對穩(wěn)定的深部地層中。當(dāng)支護(hù)樁存在臨空段時，如何確保樁間臨空土體的穩(wěn)定性成為工程技術(shù)人員需要解決的問題。
　　國內(nèi)外學(xué)者針對支護(hù)樁等非連續(xù)擋土系統(tǒng)開展了卓有成效的研究，但

2、關(guān)于樁間臨空土體局部破壞現(xiàn)象的研究尚不充分，對樁間臨空土體局部破壞機(jī)理及影響因素的認(rèn)識并不全面，而且缺乏便于工程應(yīng)用的樁間臨空土體穩(wěn)定性分析方法。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和振動臺模型試驗(yàn)手段對相鄰兩支護(hù)樁間臨空土體破壞機(jī)理和穩(wěn)定性分析方法展開研究，主要內(nèi)容及成果包括：
　?、購墓こ贪咐湍Ｐ驮囼?yàn)現(xiàn)象入手，歸納出樁間臨空土體的三種破壞模式，并對每種破壞模式的誘發(fā)因素、形成機(jī)制、識別特征、工程應(yīng)對措施進(jìn)行論述，為系統(tǒng)研究樁間臨空土體

3、破壞規(guī)律和機(jī)理、有針對性地建立樁間臨空土體穩(wěn)定性分析方法奠定基礎(chǔ)。
　?、诨诹W(xué)分析方法獲得土體中支護(hù)應(yīng)力場的空間分布規(guī)律；根據(jù)支護(hù)作用的發(fā)生機(jī)制和支護(hù)應(yīng)力場的不均勻特性，將被支護(hù)土體分為“直接約束區(qū)”和“間接約束區(qū)”兩部分，從應(yīng)力擴(kuò)散和土拱效應(yīng)的角度研究了“間接約束區(qū)”土體的力學(xué)特征；提出樁間臨空土體潛在局部破壞區(qū)域的界定方法。
　?、墼诰C合考慮土體應(yīng)變局部化特性和剪切帶擴(kuò)展機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析了樁間三維滑動土楔的形成機(jī)制

4、，建立了一種空間滑動楔形體模型；提出樁間臨空土體穩(wěn)定性評價指標(biāo)體系與相應(yīng)的判據(jù)；針對樁間臨空土體滑塌失穩(wěn)破壞模式，基于能量平衡原理和極限分析上限定理提出一種能夠考慮地震作用的樁間臨空土體穩(wěn)定性分析方法；采用三維有限差分法結(jié)合強(qiáng)度折減法獲得了樁間臨空土體穩(wěn)定性系數(shù)數(shù)值解。
　　④采用單一變量法研究了樁間臨空面幾何尺寸、被支護(hù)土體強(qiáng)度參數(shù)以及地震作用對樁間臨空土體穩(wěn)定性的影響；對理論計(jì)算結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)對比，明確了兩種方法

5、的適用范圍。研究發(fā)現(xiàn)，樁間臨空土體穩(wěn)定性系數(shù)隨著土體黏聚力、內(nèi)摩擦角的增大而增大；隨著樁間臨空面寬度的增大而降低，但下降的趨勢逐漸變緩；隨著臨空面高度的增大而降低，且降低的趨勢逐漸減緩。當(dāng)臨空面高寬比位于4/1~1/1區(qū)間時，三維理論分析方法得到的臨空土體穩(wěn)定性系數(shù)隨樁間臨空面幾何尺寸、被支護(hù)土體強(qiáng)度參數(shù)的變化規(guī)律與三維有限差分法數(shù)值模擬結(jié)果基本保持一致，且略偏于安全。
　?、莶捎脭M靜力法研究了水平地震作用與豎向地震作用對樁間臨空

6、土體穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，水平地震作用與豎向地震作用均會降低樁間臨空土體的穩(wěn)定性；同時考慮水平地震作用與豎向地震作用時求得的樁間臨空土體地震穩(wěn)定性系數(shù)小于單獨(dú)考慮水平地震作用或豎向地震作用時求得的地震穩(wěn)定性系數(shù)；不論是樁間臨空面寬度增大或是臨空面高度增大，樁間臨空土體地震屈服加速度系數(shù)均有所降低。
　?、蘅紤]到擬靜力法將地震過程用施加在滑動土楔上的慣性力來表征，存在高估或低估地震作用的可能，進(jìn)一步采用小型精密地震模擬振動臺系統(tǒng)和