單排樁加固邊坡模型試驗(yàn)與數(shù)值分析.pdf

1、眾所周知，對(duì)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(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方法不同得到的結(jié)果不一樣，設(shè)計(jì)方法對(duì)樁-邊坡間復(fù)雜的穩(wěn)定機(jī)制也沒有得到充分的詮釋。本文采用模型試驗(yàn)和基于強(qiáng)度折減法三維有限差分軟件FLAC3D來進(jìn)行單排樁加固邊坡的穩(wěn)定作用機(jī)制研究。
　　首先，設(shè)計(jì)并制作了模型試驗(yàn)裝置，對(duì)單排樁加固黏性土邊坡進(jìn)行了模型試驗(yàn)研究。通過模型試

2、驗(yàn)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(dòng)面以上樁長的三分之一處；略高于滑動(dòng)面處的樁彎矩和剪力達(dá)到最大值。樁前土壓力測試結(jié)果表明，樁的作用影響范圍在樁后達(dá)4倍樁徑的區(qū)域。
　　針對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采用FLAC3D數(shù)值模擬方法對(duì)模型試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值分析，數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)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(duì)含基巖邊坡在不同位置設(shè)計(jì)單排樁的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。結(jié)果表

3、明：隨樁身布置位置從邊坡底部向邊坡上部移動(dòng)，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(zhuǎn)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(dòng)、樁身前滑動(dòng)以及通過樁身滑動(dòng)，同時(shí)樁在基巖的嵌入長度對(duì)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(dòng)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(dòng)體的剪切參數(shù)和樁土接觸面參數(shù)的模擬分析，結(jié)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(nèi)才會(huì)產(chǎn)生土拱效應(yīng)，隨樁距增大逐漸不明顯；當(dāng)樁間距較小時(shí)，樁類似連續(xù)墻的作用，在土體中的土拱效應(yīng)較為明顯；隨著樁間距增加，樁承受土體荷載區(qū)域擴(kuò)大，因此，彎矩和剪切力的最大值會(huì)增加。（c）樁嵌巖長度占樁長15％以上，才能保

5、證土拱效應(yīng)出現(xiàn)；（d）土體的黏聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)邊坡上部土層的樁荷載分配比有輕微影響，對(duì)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(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的增加；（e）樁彎矩和剪切力會(huì)隨土體黏聚力的增加而增大，而樁最大彎矩和剪切力會(huì)隨土體內(nèi)摩擦角的增大而減少。
　　研究了嵌固樁加固邊坡時(shí)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(shí)邊坡安全系數(shù)不再增大；抗滑樁嵌巖深度小于臨界值會(huì)顯著增大樁身彎矩和剪切力，