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桩板墙工程土拱效应及合理桩间距研究

王广军  
【摘要】:桩板式挡土墙是由抗滑桩发展而来的,当路基边坡采用悬臂式抗滑桩支挡时,存在桩间支挡类型选择问题,桩间挂板或搭板就形成了桩板墙。桩板式挡土墙可用于一般地区、浸水地区和地震区的路堑和路堤支挡,也可用于滑坡等特殊路基的支挡。 抗滑桩作为治理滑坡的有效工程措施,在世界各国滑坡治理中占有重要的地位。据统计,抗滑桩是在滑坡治理中应用得最多的工程结构物。常用的抗滑桩内力分析方法是把滑坡体和抗滑桩分开来考虑,把滑坡体和抗滑桩的相互作用简化为简单力的作用,未考虑滑坡体与抗滑桩之间的变形及应力协调。实际上,抗滑桩间的土拱效应是桩—土相互作用的主要作用方式,土拱形成与否关系到抗滑桩能否发挥其抗滑支挡作用。在此,笔者从理论分析、物理模型实验(土工离心模型实验)和数值模拟三个角度对抗滑桩间土拱效应进行研究。在前人研究成果的基础上,笔者主要做了以下工作: (1) 利用“普氏卸荷拱”的概念,建立抗滑桩间土拱力学模型并对其受力分析,得出随着滑坡土体的内摩擦角增大、粘聚力增大或桩间距减小抗滑桩间土拱效应越明显。 (2) 采用土工离心模型实验对抗滑桩间土拱效应进行研究,主要分析桩间距对土拱效应的影响;定量(抗滑桩间土体坍塌量S_t与抗滑桩间土体的体积量S的比值)地得出桩间距越大,滑坡体越易失稳,桩间土拱效应越不明显。 (3) 在土工离心模型实验中,笔者提出利用“挡土板变形相等原理”测定挡土板土压力;即在离心模型实验中和现场实测时,采用完全相同的挡土板,当其产生相同变形时其所受的荷载大小应当也是相同的。 (4) 利用有限差分软件FLAC~(3D)2.1对影响抗滑桩间土拱效应的主要因素(滑坡土体的性质和桩间距)进行模拟分析,得出随着滑坡土体的内摩擦角增大、粘聚力增大或桩间距的减小抗滑桩间土拱效应越明显,滑坡土体的内摩擦角对桩间土拱效应的影响较粘聚力小。 (5) 利用目前较为成熟的土拱理论和有限差分理论对西攀高速公路沿线典型桩板墙工程进行优化计算与分析。 (6) 以G318二康段某岩质高边坡现场监测为例,从边坡演化机制和有限差分理论角度上来探讨开挖对边坡稳定性的影响。


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