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边坡变形破坏及抗滑桩与土体相互作用研究

高长胜  
【摘要】: 本文通过室内试验、现场试验、离心模型试验以及三维数值模拟等手段对稳定计算中土体强度指标、边坡变形破坏发生机制及抗滑桩与土体相互作用进行了研究。具体研究成果如下: (1)目前有关规范中三轴固结不排水指标的定义与边坡破坏的现场实际及有效应力原理存在一定的矛盾,建议采用对应的剪前固结应力即tanφ_(cu)=τ_f/σ_c进行定义。不同应力路径条件下三轴固结不排水试验表明,按常规方法整理出来的三轴固结不排水强度指标特别是内摩擦角的差异很大,而采用新方法(对应固结应力)整理出来的强度指标则基本相同,这说明土体在固结完成后,其强度是唯一的。 (2)提出了堤防工程在不同工况下的离心机试验的模拟技术及应用离心模型试验获取稳定安全系数的方法,并成功进行了一个堤防工程的变形破坏机制研究。 (3)不同特性与工况下抗滑桩与土体相互作用的数值分析与离心模型试验研究表明:采用简化Bishop法计算得到的滑动面不能反映抗滑桩加固边坡的破坏机理,抗滑桩设置在边坡中部和减小桩间距有利于提高边坡稳定安全系数,而此时抗滑桩在边坡临界破坏时的挠度、最大弯矩和最大剪力相对较大;桩头固定、铰接与桩头自由、平移相比,所加固边坡的整体水平位移及边坡临界破坏时抗滑桩的最大弯矩相对较小,而稳定安全系数则较大,因此在进行抗滑桩设计时应尽量选择桩头固定与铰接的型式,或对桩头进行锚固以改善抗滑桩的受力特性,提高边坡的稳定安全性状。 (4)在使用相同材料的情况下,使用“小直径、密间距”的抗滑桩比使用“大直径、大间距”的抗滑桩更能有效提高边坡的稳定安全性能,而在相同的桩间距(D1/d)情况下,使用大直径的抗滑桩则更能有效提高边坡的稳定安全性能;当桩间距(D1/d)与桩径(d)相同时,增大抗滑桩模量可以提高边坡稳定安全系数,而在保持抗滑桩抗弯刚度(EpIp)及桩间距(D1/d)相同的情况下,增大抗滑桩直径比增加桩体模量能更有效提高边坡稳定安全系数。 (5)采用双排抗滑桩明显高于相对应单排桩的加固效果,在边坡临界破坏时双排桩中的挠度、最大弯矩与最大剪力也比对应单排桩中的大,双排桩设置在边坡中部比设置在坡顶、坡脚附近位置能更有效提高加固效果。


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