抗滑微型桩物理模型试验研究

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微型桩由于其桩径小,布桩形式灵活多变以及对各类土层适应性较好,施工简便等特点,逐渐被应用于滑坡治理工程中。但是,由于微型桩先期主要应用于建筑基础工程中,国内外针对其各方面研究也主要侧重于微型桩的竖向承载力,对于微型桩水平承载性能方面的研究有所欠缺。而微型桩在滑坡治理工程中,则主要发挥其水平承载力。目前,对于微型桩在滑坡治理过程中桩身变形破坏模式,以及桩身内力计算等方面的研究还有所欠缺,致使微型桩在实际工程应用中受阻。为此,本文通过物理模型试验及理论分析的方法,研究了微型桩在治理滑坡过程中,微型桩的桩身变形情况、桩周土压力的变化情况以及桩身内力分布形式等方面内容。其中在物理模型试验方面,本文专门设计加工了一种微型桩加固边坡物理模型试验箱,进行两组物理模型试验,分别为单排微型桩模型试验和双排微型群桩模型试验。两组试验中所用于加固的模型微型桩均采用C20钢筋混凝土浇筑而成,桩身总长180cm,桩体直径为5cm,用于被加固的滑坡体模型在尺寸以及填筑材料等也方面完全一致。通过分析两组试验结果发现,在滑坡推力作用下,单排微型桩结构与双排微型群桩结构桩身的变形破坏模式基本一致,桩身最终所产生的形变均呈“S”形,桩身弯折变形主要集中在滑面附近,其中单排微型桩结构桩身弯折变形区范围约为1/4桩身总长,双排微型群桩结构桩身弯折变形区范围更大一些约为3/10桩身总长。同时桩身整体也会产生一定的旋转变形,两组试验中桩身旋转变形基本一致,旋转中心均位于桩底锚固段桩长1/3位置处,旋转角度在3°~4°范围之内。其次,受桩身弯折及旋转变形的影响,在滑面附近桩身前后形成两处脱空区。在水平荷载作用下,两组试验微型桩桩身前后各测点土压力变化规律与土压力分布情况也基本类似,微型桩受荷段桩后土压力呈三角形分布,锚固段桩前土压力呈倒三角形分布。此外,两种工况下,微型桩桩身所受到的剪应力与弯矩的分布形式均为对称分布,滑面位置处桩身所受到的剪应力与弯矩最大,与上述桩身实际变形情况相吻合。之后将两组试验结果进行对比分析得到,双排微型群桩结构所能承受的滑坡推力更大,对滑坡体的加固效果更好,相对单排微型桩结构双排微型群桩结构对滑坡的加固效果可提升37%左右。其次,双排微型群桩在抵抗滑坡推理过程中,对桩周土体的影响范围更广,造成的破坏也更为严重,因此在实际治理滑坡工程时应配合使用相应的坡顶及坡面防护措施。此外,双排微型群桩结构在滑坡推力作用下,前后两排桩同时受力变形,其中前后两排桩所分担的滑坡推力比例约为1:2,接近推力方向的后排桩所分担的推力更大。
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