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h型抗滑桩力学机理及其工程应用研究

欧明喜  
【摘要】:滑坡灾害严重威胁人类生命财产安全,阻碍了社会经济建设的发展。科学合理地评价边坡稳定性、安全可靠的设计边坡加固工程已成为我国基础设施建设过程中的一个热点和难点。双排抗滑桩作为一种新型的支挡结构,其力学机理比单排桩相对复杂,而目前有关双排桩的研究主要集中在基坑工程中的双排支护桩,对应用于边坡支护的双排抗滑桩的研究相对缺乏。h型抗滑桩是双排门架式抗滑桩的改进形式,其力学机理与门架式双排桩也不尽相同,理论研究已落后于工程实践。本文将采用理论分析、模型试验、数值模拟结合工程应用等方法对h型抗滑桩的力学机理进行研究。主要研究内容及成果如下: ①系统分析h型抗滑桩所承受的坡体压力和结构计算模式,重点对滑坡推力计算的传递系数法和有限元强度折减法及结构内力计算的前后桩计算模型和上下部计算模型进行了阐述,分析各种方法的优缺点,提出了滑坡推力和结构计算的建议方法,同时提出刚性抗滑桩锚固段内力计算的悬臂梁法。然后针对半坡h型抗滑桩提出采用桩周地层极限承载力和桩前岩土体抗剪承载力共同确定锚固深度的原则,并推导了满足抗剪承载力要求的验算公式。 ②针对目前仅仅根据地层性质来确定滑坡推力分布形式的情况,在室内进行不同排距和不同锚固深度的h型抗滑桩模型试验。结果表明,滑坡推力的分布形式还跟桩体抵抗侧向变形的能力有关,得出了粘聚力较大地层中h型抗滑桩所受坡体压力分布形式的变化规律,并推导了相应分布形式的压力分布函数。 ③在室内模型试验的基础上,对h型抗滑桩与滑坡体的相互作用机制进行数值模拟研究,分析了抗滑桩与桩周及桩间岩土体共同抵抗滑坡推力的力学机理,提出了h型桩抗滑工程的设计建议。 ④为优化h型抗滑桩设计,采用有限元方法建立数值计算模型,通过变化桩体参数分析排距、悬臂长度、后桩锚深、前桩锚深、横梁相对刚度对h型抗滑桩承载性能的影响,并提出相应的优化设计建议值。 ⑤针对景星矿排土场的地质条件,根据极限分析上限定理推导层状土坡稳定性安全系数计算公式。然后对比分析单排桩、无连接双排桩、h型抗滑桩的承载性能,建议采用h型抗滑桩进行加固。最后对加固后边坡的稳定性、h型抗滑桩承载性能和锚固深度进行分析,验证了优化设计结果的可靠性。


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