微型桩加固边坡的土拱效应及其支护设计研究

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微型桩由于其施工快捷且组合灵活、施工场地小等特点,自20世纪50年代首次应用以来得到了广泛的推广应用,而且取得了很好的工程效果和经济效益。尽管如此,目前关于微型桩加固边坡的桩间距确定以及内力计算理论研究依然很少且不成熟。基于此,本文在国内外相关研究现状的基础上,通过理论分析、数值模拟等方法,对微型桩结构加固边坡的桩间距确定方法和内力计算理论进行了深入、系统的研究,对微型桩在边坡工程中的应用起到了推动作用。本文的主要研究内容及结论有:(1)本文结合国内外关于微型桩的研究现状,系统的总结了实际工程中常用的微型桩结构类型,并对微型桩与锚杆、土钉的区别进行了详细介绍。(2)对桩土共同作用的主要作用方式—微型桩后土拱效应进行了三维数值模拟分析,证实在微型桩后确实存在土拱效应,对土拱效应的形成机理进行分析,并且分别模拟了不同深度、不同滑坡推力、不同桩间距下的土拱效应,以及其变化规律。发现桩间距对土拱效应的影响最为显著。(3)通过分析微型桩后土拱的形成机理,本文结合抗滑桩合理桩间距的分析方法,提出了关于微型桩合理桩间距的计算方法,并通过土拱的形成条件,即土拱跨中截面不会轻度失效以及拱脚处形成的三角受压区土体不会产生强度失效,得到了微型桩合理桩间距的计算公式。(4)根据所得到的微型桩合理桩间距的计算公式,详细分析了微型桩后土拱效应的影响因素,分析表明微型桩的合理桩间距直接受到外荷载,土体内摩擦角以及粘聚力的影响。(5)系统的总结了微型桩加固边坡的内力计算方法,并对比了现有方法的优缺点,最后基于弹塑性地基系数法中的p-y曲线方法并考虑轴向力的影响,推导出了微型桩加固边坡时计算内力和变位的有限差分公式。(6)基于微型桩加固边坡的作用机理以及受力分布和破坏模式,结合微型桩加固边坡的设计方法,针对具体的工程实例进行微型桩加固边坡的支护设计。
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