“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。     

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。     

鄂西高速公路王家湾滑坡形成机制及治理措施动态设计研究

通过分析鄂西山区高速公路王家湾滑坡的工程地质条件及其形成机理,依据地勘成果资料,采用剩余推力法和Sarma法对三种工况下的滑坡体进行稳定性计算,结果表明坡体处于欠稳定状态,在分析滑坡体综合特征条件下,及时制定了抗滑桩结合排水设计治理方案。而滑坡深部变形监测成果表明,大桩号段滑坡的滑带深度比预判的要深,且在工程施工的影响下,局部位置的滑带深度有向深部发展的趋势,会严重影响了王家湾大桥安全,为此,及时动态设计优化方案(修改桩长或桩径)和局部增加抗滑桩、钢轨桩等措施,避免了设计富裕度不足埋下的隐患。施工后期监测成果表明,坡体深部变形收敛趋势明显,治理效果显著,运营期监测成果显示桥梁运行稳定。     

基于抗滑桩内力计算方法——“K”法的滑坡稳定性预警判据研究

近年来,发现部分采用抗滑桩工程治理后的高速公路滑坡支护结构失效现象时有发生,而公路沿线工程治理后滑坡的稳定性监测评估工作仍没有切实可行的技术标准。针对抗滑桩失效现象,基于抗滑桩内力计算方法——"K"法,通过理论方法试算建立了抗滑桩桩顶位移与桩身最大弯矩、桩径、锚固段长度、悬臂端长度和地基系数之间的关系式,并运用已有文献中的设计实例验证了该公式的合理性,误差在合理范围内。该公式为初等函数组合而成,易于运用到预警系统中。针对具体的抗滑桩设计方案,输入相关参数,可得出桩顶最大位移值,并将其作为判据,结合监测资料对滑坡进行预警预报。     

不同自由段长度的滑坡前缘抗滑桩受力变形特性的现场模型试验研究

抗滑桩设计是滑坡(边坡)防治工程中的关键环节,其中抗滑桩的嵌固深度和自由段长度对抗滑支档效果起到重要作用。为探讨不同自由段长度的抗滑桩在顺层岩质滑坡下滑推力作用下的受力和变形特性,本文选取广元旺苍县一处岩质斜坡进行现场模型试验,通过1台液压油泵控制1排4个千斤顶向滑体施加顺坡向的推力,真实模拟顺层岩质滑坡滑动情况,利用抗滑桩内外布设的多种传感器实测了抗滑桩应力和变形。试验结果表明:在同种桩型、同种嵌固深度、不同自由段长度下,抗滑桩桩身最大弯矩和表面最大应力最大相差9.2 k N·m和0.19 MPa,表现出不同的抗滑能力。     

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。     

基于ANSYS和JC法的滑坡抗滑桩结构可靠度分析

在深入分析可靠度指标的几何意义和JC法的基本原理的基础上,构造了滑坡抗滑桩结构的功能函数。分析了陕西省吴起县大路沟巨型黄土滑坡的工程地质条件,根据滑坡的工程地质勘察资料和滑坡治理工程的设计资料,建立了基于ANSYS的抗滑桩桩土体系有限元模型,经过自重作用下桩土结构数值的模拟,验证了该有限元模型的有效性。在此基础上,选取滑体土重度γ、滑面土内聚力C和内摩擦角、滑面以下土的压缩模量Es四个随机变量,建立了基于ANSYS软件和JC法的抗滑桩结构可靠度计算模型,并研制了相应算法,算例结果表明:基于ANSYS和JC法的抗滑桩结构的失效概率pf=0.49%,可靠度指标β=2.58,失效概率略大于蒙特卡洛(MCS)抽样算法结果和CCD响应面法(RSM)结果,但是基于ANSYS和JC法的效率最高,从而验证了该可靠度模型及算法的有效性。     

铝合金偏压构件高温下整体弯扭承载力研究∗

为研究铝合金偏压构件在高温下的整体弯扭稳定承载性能,完成了12根铝合金H型截面构件偏心受压稳定承载力试验,所有试件均发生弯扭失稳。采用ANSYS对试件进行数值模拟,有限元与试验结果在破坏形态和荷载-位移曲线上吻合良好。基于所建立的数值模型,对不同铝合金牌号、截面类型、截面规格和长细比的国产铝合金偏压构件进行了大规模参数分析,共得到532条相关曲线。根据试验和有限元结果,提出铝合金偏压构件高温下的弯扭稳定承载力计算公式,为铝合金偏压构件的抗火设计提供了依据。     

不同截面抗滑桩的土拱效应对比研究∗

土拱效应是桩土作用理论研究的重要依据,但由于对不同截面形式抗滑桩的土拱效应作用机理研究较少,在抗滑桩设计中大多采用传统截面形式,考虑到传统矩形抗滑桩在形成土拱效应方面的不足,提出梯形截面优化抗滑桩截面形式。基于材料力学理论,利用轴向受压杆件的斜截面应力计算模型推导出梯形桩桩侧土拱拱脚受压区应力状态,并结合摩尔—库伦强度准则得出梯形桩桩侧极限承载力,通过算例对比分析梯形与矩形桩桩侧土拱极限承载力,结合数值模拟分析验证理论与计算结果。研究结果表明：梯形截面桩桩侧极限承载力相较于矩形截面有较为明显的提升,最大约为矩形桩的 2.5 倍;相同条件下梯形截面桩桩间土位移与剪应变增量更小,应力集中现象更明显,梯形截面桩对土拱效应的形成与发展更有利。     

煤系地层等深厚强风化地质条件下的抗滑桩设计探讨

介绍了开展滑坡研究具有重大的社会效益和经济效益,抗滑桩是治理滑坡的有效手段之一。从地基系数计算桩的受力原理出发,推导出"K法"、"M法"的适用条件以及滑坡推力分布形式。结合即将通车的盘兴高速公路K35+300处高路堤滑坡的特有煤系地层等深厚强风化软质岩层条件下抗滑桩设计实例,采用"M法"对两种滑坡推力分布下不同M值对抗滑桩内力等影响进行分析,总结出类似地层岩性下抗滑桩设计的要点和经验,可供类似滑坡工程参考。     

微型桩-锚组合抗滑新结构支挡效果的数值分析

针对微型桩加固滑坡时抗弯强度不足的缺陷,在类叉形微型桩组合结构的基础上引入预应力锚索,提出了一种微型桩-锚组合抗滑新结构。为验证其加固效果,基于斜坡应力状态变化理论,利用有限差分软件FLAC3D,分析了某边坡处于临滑状态时有无微型桩-锚结构加固的变形位移及应力分布特征。结果表明:1滑动状态下,坡体下部位移、应力水平大于上部,判断为牵引式滑坡;2新结构在布设位置产生较大局部应力集中,形成了一个结构-土空间骨架结构,在复合体系作用下滑坡体位移及中下部应力集中得到有效控制,尤其是在坡脚附近,主应力差、剪应变增量明显减小;3预应力锚索可以有效改善结构的整体受荷能力并减小桩身弯矩峰值;4该新结构轻型、环保、抗弯承载力高,可较好地满足边坡病害快速治理工程的需要。     

抗滑桩在滑坡治理中的研究现状与进展

抗滑桩作为加固滑坡体的一种有效工程措施,在世界各国的滑坡治理中占有重要的地位。总结了国内外抗滑桩的研究现状,内容包括:国内外抗滑桩的发展历史、设计计算方法研究、基于土拱效应的桩间距研究现状等方面,最后概述了目前研究中存在的主要问题。抗滑桩理论的研究具有非常好的应用前景,但抗滑桩理论还不成熟,有待于广大科研工作者的进一步研究。     

FRP(钢绞线)加筋混凝土梁正截面受弯承载力计算

纤维增强复合筋、不锈钢绞线等高强材料作为混凝土梁的受力筋可以充分发挥强度高、耐腐蚀性能好等优点,在土木工程中得到了广泛应用。为了分析此类高强材料加筋混凝土梁的受弯性能,在平截面假定基础上,对混凝土和受力纵筋分别采用混凝土Hongnestad模型和线弹性模型,通过平衡条件,推导了FRP(钢绞线)加筋混凝土梁受弯承载力的计算公式,并与国内外82根简支梁的试验结果进行了对比。研究结果表明:加筋混凝土梁抗弯强度试验值与理论值之比的平均值为1.07,标准差为0.14。建议公式可以较好地计算FRP(钢绞线)加筋混凝土梁的受弯承载力。实际工程构件抗弯截面设计时,建议安全配筋率取1.4倍平衡配筋率,设计截面弯矩取0.625倍理论受弯承载力,以使构件具有足够安全储备。     

高温下受弯钢梁的弹塑性弯扭屈曲分析

基于弹塑性理论,通过建立钢梁截面的弯矩曲率关系作弯矩作用平面内的弹塑性分析等几个步骤,对火灾高温作用下受弯简支钢梁在弹塑性阶段的弯扭屈曲性能变化进行了分析,给出了钢梁的临界屈曲弯矩的计算表达式。通过算例分析了钢梁弹塑性阶段临界屈曲弯矩随温度的变化,并利用ANSYS有限元软件模拟了钢梁在火灾燃烧不同时刻的竖向变形。结果表明,随着温度的升高,钢梁弹塑性阶段的临界弯矩呈现出逐渐降低的趋势,而其竖向变形则逐渐增大,文中对这2个变量在不同温度条件下的具体变化情况分别进行了详细的分析和描述。     

基于动力离心试验的锚拉桩加固滑坡时程响应分析

时程响应是发展锚索抗滑桩抗震技术和改进抗震设计方法的基础。基于离心模型试验平台,设计完成了50g离心加速度条件下锚索抗滑桩加固滑坡体的振动台模型试验。输入了4种不同强度的Taft地震波,利用布设在不同位置的微型传感器,记录了桩身和滑坡体的动态时程数据,并以此为基础分析了桩身和滑坡体不同位置的时程响应规律。结果表明,锚索抗滑桩和坡体的时程响应均受输入地震动控制,其动态变化形式与输入地震动基本一致;峰值加速度在基岩内部变化不大,在坡体内部从外向内呈现先减小后增大的趋势;不同高程的PGA放大系数呈现高程效应,坡面存在浅表动力效应;坡体内部PGA放大系数总体上随输入地震动的增大而增加,但在基岩面附近放大效应不明显;锚索的加设有效降低了坡体内部中心位置的加速度放大效应。研究成果可为开发科学合理的锚索抗滑桩抗震设计方法和验证数值模拟成果提供参考依据。     

贵州省S304迓凤线K151+403～K151+663段滑坡形成机制及稳定性评价

滑坡发育在区内一斜坡堆积体范围内,受区内连续强降雨等影响,坡体出现大规模滑动现象,导致道路中断、房屋倒塌。通过查明该滑坡的地形地貌、地层岩性、岩土体结构特征和水文地质条件,结合工程地质钻探及调查等措施,分析该滑坡的破坏特征及形成机制,并运用传递系数法对滑坡进行稳定性评价。最后,根据滑坡推力计算结果,采取了重建该段公路、抗滑桩支挡、锚索框架及截排水的综合治理措施,治理后滑坡变形得到有效控制,取得了良好的效果,保障了该段公路的安全运营。     

大直径变截面钢管复合桩竖向承载性能研究∗

为了研究大直径变截面钢管复合桩竖向承载性能,选取鱼山大桥37#桩开展了自平衡试桩试验,并利用数值模拟软件ABAQUS对实际工况进行模拟,在验证了数值模型正确性的基础上对模型施加桩顶竖向荷载,分析了其桩身轴力与钢管应力传递规律,并通过改变变截面位置参数建立不同工况模型,分析了变截面位置对桩基竖向承载性能的影响。研究结果表明:自平衡试桩试验Q-s曲线没有突变较为平缓,经计算该桩单桩承载力为120 056kN,为单桩设计桩顶最大竖向荷载38 212 kN的3.14倍,桩基足够安全;数值模拟结果与实测较为吻合,数值模拟方法以及参数选取得当;变截面位置以上桩身轴力减小较缓,变截面处桩身轴力存在突变,变截面以下桩身轴力减小较快,桩端有端阻力存在,钢管处于弹性变形阶段并未屈服;变截面位置以上桩段越长桩基抵抗竖向变形能力越强,但生产实际中应考虑材料用量以达到最优。     

刷方减重下隧道-滑坡平行体系变形演化试验研究

刷方减重工艺在大型复杂滑坡治理中发挥越来越重要的角色。通过室外模型试验,以加载诱发滑坡滑动变形,造成对隧道的破坏影响,以减载的方式模拟刷方减载工艺对隧道的受力变形影响进行研究。结果表明：（1）隧道-滑坡平行体系单滑面情况下滑坡推力在滑体内产生应力效应有一个时间传递变化的过程,即时间效应;（2）滑坡推力对隧道作用沿纵向变形差异大,初步的试验反映出拉压过渡段的位置与滑坡推力的大小相关,滑带位置附近的土体最先达到应力幅值,引起隧道的拉压变形过渡,距离滑带较远位置滑体逐渐达应力幅值过渡;（3）隧道横断面环向应力都是拱顶应力较拱底应力大;（4）隧道环向断面应力呈对称分布,隧道底部受压侧,顶部为受拉侧,底部应变量级小于拱顶,且隧道的变形是不可恢复的;（5）刷方减荷在不同工况下对抑制滑坡变形有不同程度的效用,使隧道应变减小,尤其是滑带附近效果更加显著,这都印证了刷方减重对隧道-滑坡治理的突出效果。     

山区高速公路省界站场大型堆积体滑坡综合处治关键技术研究

受地形条件限制,山区高速公路省界站场通常利用路线两侧的斜坡台地或阶地展布,以减少大规模的高填深挖。但因省界站场规模庞大,场平过程不可避免要采取填筑,稍有不慎,即会诱发滑坡灾害,尤其是大型堆积或崩坡积形成的台地或阶地。滑坡的处治不仅费用巨大,还会影响到项目的总体进度,甚至关乎到高速公路的如期通车。针对近年来山区高速公路省界站场滑坡事故多发的现状,本文在大型站场滑坡灾害处治实践中总结出了一套简单有效、安全可靠的滑坡灾害处治方法,即单排抗滑桩联合地表截排水和地下引排水;其关键技术是如何确定抗滑桩最优支挡位置,使得桩前滑体剩余下滑力由抗滑桩承受后,桩后滑体在最不利工况下自身能恰好稳定,克服双排或多排桩造成的处治费用过高,施工风险大、周期长等不利因素。该方法经已通车高速公路主线站场滑坡灾害治理的验证,效果显著,具有成熟的理论基础和可靠的实践支撑,可为类似工程提供借鉴和参考。     

三峡库区巴东县谭家坪滑坡防治工程研究

为了对整个滑坡进行系统综合治理,在综合分析滑坡工程地质条件的基础上,对谭家坪滑坡稳定性进行了计算与评价。结果表明,滑坡的稳定性系数较低,安全储备不高,在175 m库水位降至145 m库水位以及175 m库水位与饱和地下水(暴雨)叠加烈度6度地震的状态下,谭家坪滑坡处于临界滑移破坏阶段。因此,应从根本上消除其变形破坏带来的灾害。对谭家坪滑坡而言,治理工程应重点针对滑坡的中部与前缘部位,并考虑库岸再造的影响,既要治理滑坡的整体蠕滑,又要治理浅表层崩滑。依据这个原则,比选了多种防治方法,最后确定采用大截面抗滑桩为主、辅以挡土墙和坡内排水系统的防治方案。施工结果表明,该治理方案经济合理.抗滑效果好。