模拟降雨作用桩锚-加筋土组合结构加固边坡研究

桩锚—加筋土组合支挡结构在治理大型复杂滑坡中发挥越来越重要的角色。以某高填方山区机场滑坡为原型,进行降雨作用对桩锚—加筋土组合支挡结构加固边坡稳定性的模型试验研究。结果表明:①桩顶位移随注水时间产生三个阶段的变化:初期平缓发展阶段、突变增加阶段、再次平缓发展阶段。后排悬臂式桩桩顶位移变化量明显大于前排埋入式桩,因此,多排锚索抗滑桩加固边坡设计时,在后排桩悬臂情况下,宜考虑后排桩比前排桩截面尺寸大、锚索间距小来减小其桩顶位移,增强坡体稳定性;②填方边坡位移随注水时间变化,坡顶一级边坡位移量最大,随边坡级数增加,位移量减小,因此多级边坡加固可适当增加边坡锚索框架;③填方坡体沉降量随注水时间表现出后缘大、前缘小的趋势;④加筋土的变形与边坡坡体的变形一致,表明加筋土能够增强填方边坡的整体性;⑤各监测曲线最终均趋于平缓,表明桩、锚和加筋土组合支挡结构体系性能发挥良好。     

预应力锚索加固石窟围岩的地震响应的数值模拟分析研究

针对预应力锚索加固石窟文物的特点,阐述了影响石窟围岩变形稳定性的主要因素和动力有限元分析方法。以榆林窟的三个典型工程剖面为实例,通过对不同峰值加速度、频谱、持续时间的动荷载作用下预应力锚索加固的石窟围岩位移场、应力场分布特征的数值模拟计算,揭示了预应力锚索加固石窟岩体在地震作用下的动态响应和变化规律。分析结果表明,随着地震动峰值加速度(PGA)、反应谱特征周期和地震动持续时间的增大,洞窟的位移和应力值明显增大,应力集中区的范围扩大,围岩损伤的可能性增加,稳定性降低。应力分布与洞窟数量、组合特性、几何形状和尺寸密切相关,并控制了石窟围岩的震害特征。本文为石窟文物的科学保护和岩体抗震加固与减灾提供了理论基础和实践依据。     

广惠高速公路某古滑体边坡治理方案分析

滑坡是常见的公路边坡病害之一,如何经济、合理、有效地选择滑坡治理方案十分重要。本文从滑坡整治基本原则出发,介绍了广惠高速公路某古滑体边坡治理的两种方案———抗滑桩方案和预应力锚索方案,介绍了这两种方案各自的发展现状、施工工艺和优缺点,通过比较选择了预应力锚索方案。最后提出了在滑坡治理过程中应注意的一些问题。     

框架预应力锚索在滑坡加固中的现场试验研究

针对现阶段预应力锚索框架在滑坡加固中存在的问题,通过选取试验工点,对预应力锚索框架梁下土压力、框架内力及预应力损失情况进行了现场试验研究,揭示了内力分布规律,为预应力锚索加固滑坡的合理设计提供了依据.     

水位下降对某悬索桥桥基边坡稳定性影响分析

悬索桥桥基边坡由锚碇和桥墩构成复杂的的结构体系,其变形特点与天然边坡有很大区别。为深入研究水位下降对桥基边坡稳定性的影响,以某拟建悬索桥桥基边坡为例,采用有限元强度折减法计算了锚碇与桥墩耦合作用下水位下降不同高度边坡的位移、塑性点和安全系数变化规律。结果表明:随着河道水位逐渐下降,边坡发生主要水平位移的部位也随之下移,锚碇附近岩体位移受降水前期影响大;坡体内部塑性点主要分布在锚碇附近,分布范围随水位降低先增加后减少并最终趋于稳定;边坡安全系数随水位的下降先减小后增加,水位下降40 m后安全系数稳定在1.28;通过分析桥基边坡潜在滑裂面,确定了锚碇受拉是桥基边坡稳定性大小的控制性因素。计算成果可为大桥修建过程中边坡的稳定性评估提供参考。     

微型群桩预支护高陡边坡模型试验研究

山区房建工程中常通过开挖边坡拓展用地空间,对于存在潜在滑动面的高边坡进行削坡处理会降低坡体安全系数,诱发滑坡灾害,造成财产与人员损失。开展微型群桩支护高边坡的物理模型试验,研究微型群桩在高陡边坡支护中的受力变形状态。试验结果表明:钢管微型群桩对高陡边坡的支护效果较好,未支护时坡体在削坡完成后沿预设滑面滑动破坏,采用微型群桩支护后削坡过程高边坡变形被有效抑制,坡体由不稳定状态提高至安全系数1.5。三排桩的受力分布规律相近,抗滑段土压力成倒三角分布,滑面以上20cm土体推力最为集中。由于第一排桩间无法形成有效土拱作用,第二排桩体受力明显,一至三排桩抗滑段的受力分配比例约为1.3∶2∶1。试验结果为山区高边坡的预支护设计提供了参考。     

基于BIM技术的边坡支护结构微型抗滑桩群设计方法

微型抗滑桩群是滑坡地质灾害应急处置工程的新型支挡结构,为对其进行快速设计计算,以平面刚架假设和桩群效应为初始设计依据,建立简化设计方程。基于BIM通用平台—Revit开展二次开发,以简化方程为依据,在BIM平台上实现微型抗滑桩群的设计计算与真实边坡的快速建模;同时,采用ACIS(.STA)文件作为中转文件的方法,实现了边坡工程BIM设计与有限元数值模拟的有效衔接。最后以广巴高速一路堑边坡治理工程为例,在BIM平台上对具有复杂组构与界面的工程边坡进行建模,完成微型抗滑桩群的构型设计、数值模拟和结构优化设计,检验了边坡加固设计方案的合理性和二次开发成果的有效性。     

“品”字型抗滑桩治理锁儿头滑坡效果分析

“品”字型抗滑桩防治方案用于治理锁儿头滑坡,为评价其治理效果,采用FLAC~(3D)软件进行数值模拟,对比分析采用“品”字型抗滑桩治理滑坡和不采取支挡措施时滑坡体的应力、位移的大小、变化情况。研究表明,采取抗滑桩支挡措施后滑坡整体位移减小,且对坡脚稳定的治理效果较佳;在10m平台以上坡体应力较为集中,在不利荷载情况下可能会发生局部滑塌,为增加安全储备,可采取挡土墙支挡措施处理;“品”字型抗滑桩挡土侧桩受力均匀,前排桩位移明显小于后排桩,为了使抗滑桩受力更加合理,在设计时可采取适当加大前后排桩间距或减小前排桩截面的方式优化。     

推移式土质滑坡下输气管道力学响应及路由优化分析

为分析土质滑坡下管土作用对横穿敷设的输气管道所带来的影响,探讨滑坡影响区内管道路由选取,本文基于光滑粒子流体动力学与有限单元耦合法(SPH-FEM),构建滑坡下管道受力分析模型,从设计角度出发,综合考虑管道敷设位置,探讨管道壁厚、埋深等因素影响,分析土体大变形下管道受力变形特征。结果表明：针对推移式滑坡,管道敷设于滑体内时,位于滑体前缘处管道所产生的应力、位移较小,而后缘处管道更易发生损坏,当提高管道壁厚时,可有效提高管道承载能力,但对于埋深的增加,管道有效屈服应变呈现先增加而后减小的趋势;管道敷设于滑体外时,位于滑坡前缘管道产生应力小于后缘处管道,且呈现出不同应力状态,均满足运行安全,同时壁厚的增加可降低管道应力。所得结论可为设计阶段滑坡区管道路由优化提供建议,具有一定的工程意义与应用价值。     

露天矿滑坡体预应力锚索远程监测技术

针对露天矿开采破坏了岩体结构,原岩的应力平衡状态被打破,围岩支承能力大大降低,边坡处于不稳定状态,存在发生滑坡、崩塌、沉陷等地质灾害的危险性,利用预应力锚索技术和无线通讯技术和网络技术等理论,通过主动监测岩体内应力的变化情况来获取边坡变形和滑移的相关信息,实现了边坡监测的自动化、智能化。经过海州露天矿边坡监测的现场实践发现,海州露天矿边坡暂时处于稳定状态。该技术能够对边坡稳定性进行实时监测,对边坡滑坡灾害防治的顺利实施具有重要作用。     

土体蠕变与桩锚耦合作用的土拱效应分析

桩锚支护是边坡加固的主要措施之一,从桩间土拱形成机理和土拱轴线形态出发,建立了土拱横截面抗剪切效应下土拱等效简支梁的挠度计算式,诠释了桩间土拱凸向桩后土体的特点。同时考虑了土体粘结力、内摩擦角和锚索拉力水平向分量及其时变特性对桩间土体应力状态的影响,并结合桩间土拱横截面Coulomb剪切准则和土拱横截面静力平衡条件,分别推导了正常土体、抗剪土体、土体蠕变属性和土体蠕变桩锚耦合作用等4种情况的拱轴线方程。比较分析了上述4种情况两相邻桩的最大跨度。结果表明第2种情况两相邻桩的最大跨度值为最大,其次是第4种情况和第3种情况,而第1种情况的跨度值为最小。研究结果验证了理论推导式的有效性,建议抗滑桩加固边坡设计中应以第4种情况进行桩中心距取值。所述结论可为了解桩间土拱蠕变弱化机理、拱轴线时变特征和桩锚工程设计参数取值提供有益参考。     

隧道-滑坡平行体系时间效应演化及变形破坏试验研究∗

通过4组隧道-滑坡平行体系模型试验,研究在不同工况下隧道-滑坡相互作用下的时间效应和变形破坏模式。结果表明:(1)隧道-滑坡平行体系单滑面情况滑坡推力在滑体内产生一种应力临界状态,该应力临界状态是处于拉、压应力变化过渡的一种状态,有一个时间传递变化的过程,即时间效应。(2)桥隧搭接桩基础支撑结构较无支撑结构会加速应力临界过渡状态的时间效应。(3)滑坡体内的滑坡推力,最先引起滑带位置附近的土体达到应力临界过渡状态,随着时间的推移,这种临界状态逐步由滑坡体后缘向前缘移动,滑坡破坏面上的每一点的时间与应变关系均会呈现不同的"S"型曲线特征,对于整个滑体而言,滑面上每一点的时间与应变关系曲线,在不同时刻呈现不同的线型特征。(4)桥隧搭接桩基础支撑结构较无支撑结构会延缓隧道模型的破坏,使得破坏断裂面向基岩内部延伸,且作用效果显著,但隧道模型整体的破坏处于基岩内。     

滑坡灾害下航油管道抗滑桩的阻滑性能分析∗

针对于土体等大位移问题所带来的模拟求解难题,分析滑坡灾害对横坡敷设的航油管道运行所带来的影响。利用SPH‐FEM耦合算法,采用不同的接触形式,建立管‐土及桩‐土相互作用全尺寸耦合模型,进行非线性分析,获取管‐土力学响应规律,并对抗滑桩阻滑性能加以分析,保证滑坡区管道本体的安全。结果表明,在文中工况下,当滑坡趋于稳定时,在滑土推力作用下,管道所产生的位移、应力最大值均出现在滑体区域内;但由于桩‐土间“土拱效应”,致其桩后滑土更易趋于稳定,同时管道也并未发生沿管轴扭转的现象;随抗滑桩数量的增多,其阻滑性能增强,但对于文中工况,设置2个抗滑桩且混凝土强度为C30的抗滑方案即可保证管道的安全运行。所得结论可为保证航油管道的安全运行提供理论支撑,并为滑坡下管道力学行为和抗滑桩阻滑性能研究提供一种可行的模拟方法。     

川藏公路滑坡加固预应力锚索受力分析研究

以川藏公路102滑坡群滑坡处理为依托,仔细研究了滑坡体的工程地质特征。对由大型松散堆积物形成的2#滑坡锚索加固工程稳定性进行了研究,由于在2#滑坡中,滑动面和预应力锚索之间的夹角很大,作用在锚索上面的力还包括轴向拉力和侧向的弯矩和剪力。通过对力的分析和计算证明,使用梁单元来进行计算更加符合实际使用要求,因此,预应力锚索的应用不仅能够合理地改善结构的受力条件,并且能够充分地利用材料本身的强度特性,节约了工程的使用费用,具有很好的推广应用价值。     

滑坡灾害微型桩连梁的作用

通过有限差分法(FLAC3D)模拟,探求了微型桩群桩加固滑坡过程中连梁的作用。模拟结果表明,加连梁时其安全系数比不加连梁要提高6%;在承担的滑坡推力上而言,不加连梁情况下,其承担的推力最大值比加连梁时要至少大90%;比较每排桩承担滑坡推力的分配比例,其结果差异很大,无连梁时不利于均匀布桩,而有连梁时更能节省桩的成本;有无连梁对其弯矩的影响不是很明显。根据模拟结果,采用相似比可推及一般的微型桩,其结果可为设计微型桩时考虑连梁作用提供参考。     

地震作用下三维抗滑桩加固土质边坡稳定性分析∗

基于三维抗滑桩加固边坡稳定性极限分析法,采用拟静力法分别对水平地震作用和竖向地震作用下的三维抗滑桩加固边坡稳定性进行了分析,得到以下结论:在水平地震力作用下,边坡的三维效应(限制宽度B/H)对抗滑桩的最有效位置几乎没有影响,但在较大水平地震强度下,最有效的桩位置更靠近边坡顶部;竖向地震力方向向下时(kv0),竖向地震强度绝对值|kv|越大,边坡临界滑动面会变浅,坡顶的破坏区域变小,最有效的桩位置随宽高比B/H的减小而越来越远离坡顶,但当竖向地震力方向向上时(kv0),竖向地震强度绝对值|kv|越大,边坡临界滑动面会变深,坡顶的破坏区域变大,最有效的桩位置随宽高比B/H的减小而越来越接近坡顶,并且三维边坡的安全系数要远大于二维解。     

品字型抗滑桩对滑坡的加固效果研究

利用FLAC3d程序对以组为单位进行设计的品字型抗滑桩对于滑坡的加固效果进行研究。其中,品字型抗滑桩分为无、有桩顶连梁两种形式。通过模拟计算,对在布置无、有桩顶连梁的品字型抗滑桩时,坡体的安全系数,桩的侧向位移、弯矩、剪力进行对比分析。通过对比得出:桩顶有连梁时,坡体的安全系数明显增加;桩的侧向位移明显减少,且一组中各桩的位移基本一致;桩顶弯矩明显增大,且滑动面以上各桩弯矩分布相对均匀,滑动面以下各桩弯矩相对有所减小;桩顶剪力均有所增加,滑动面以上,前排桩剪力峰值减小,后排桩剪力峰值增大,各桩的剪力幅度比较均匀。再通过将布置桩顶有连梁品字型抗滑桩与前后排相对应的无连梁双排抗滑桩进行对比,得出前者坡体的安全系数大,桩的侧向位移小,且节约材料,进一步验证了其优越性。因此,在抗滑桩结构形式设计中,桩顶有连梁品字型抗滑桩是更值得推广的结构形式。     

降雨作用下浅层碎石土滑坡解体破坏机理研究

为了揭示浅层碎石土滑坡的变形解体破坏机理,通过资料搜集整理与分析、现场工程地质调查与勘探和室内外的物理力学试验,采用数理统计分析方法、不平衡推力法和不分离接触弹塑性有限元强度折减法,获得了滑坡的整体稳定性系数;运用碎石土边坡地下水管网状排泄系统的理论,分析了该类型滑坡的变形解体破坏过程,揭示了强降雨作用下浅层碎石土滑坡变形解体破坏的主要机理和一般的力学机理。结果表明,浅层碎石土滑坡的解体破坏过程中,滑体位移、滑体沿滑面滑动状态和塑性应变的发展以及滑面上摩擦应力的发挥程度是不一致的;强降雨是浅层碎石土滑坡体发生失稳的主要触发因素;采用弹塑性接触有限元算法可以更好地反映该类型滑坡在降雨作用下所处的实际状态及滑坡的滑动过程,为该类型滑坡稳定性的准确评价和预测预报提供可资借鉴的方法。     

含隧道岩石边坡在地震作用下动力响应特性研究

根据动力有限元原理,利用软件Midas/GTS对某一山岭高速公路隧道边坡,模拟有无锚杆加固两种工况,进行了地震荷载作用下的动力响应分析,获得了位移、加速度、锚杆轴力及隧道的动力响应规律。结果表明:边坡岩体对地震加速度存在放大作用,锚杆在一定范围内能有效抑制这种放大作用;锚杆加固岩质边坡主要体现在对地震作用下坡顶岩体产生拉剪破坏的嵌固作用,来约束周围岩体的位移,锚杆支护设计的关键在于充分发挥锚杆的延性;在地震作用下隧道动力响应由洞口向衬砌内部,拱脚向拱顶呈放大趋势,衬砌内出现明显的应力集中现象。     

不同桩芯微型桩抗弯承载力试验研究∗

为研究不同桩芯微型桩在隧道洞口不良地质边坡中的治理效果,拟对钢筋-混凝土、工字钢-混凝土、钢管-钢筋-混凝土、钢管-工字钢-混凝土微型桩开展抗弯极限承载力试验。研究表明,工字钢-混凝土微型桩相比钢筋-混凝土微型桩极限抗弯承载力不仅大幅度提升,其抵抗位移变形的能力也有所增加。钢筋-混凝土微型桩和工字钢-混凝土微型桩桩径由140 mm变化到203 mm,韧性分别提高25%、50%,抗弯承载力分别提高89%、91%。钢管微型桩的韧度、极限抗弯承载力都明显强于裸露混凝土桩,即使变形已非常显著,仍能继续受力。钢管-钢筋-混凝土微型桩、钢管-工字钢-混凝土微型桩桩径由140 mm变化到203 mm,抗弯承载力分别提高近256%、265%。