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滑坡是一种多发的又常能造成极大危害的斜坡地质灾害。降雨、地震、人为的削坡、修建堤坝、地下工程的开挖、水库蓄水等原因是导致滑坡的重要原因,于是对滑坡进行研究成为学者们的重要课题。经过多年的工程实践和理论研究,滑坡防治的研究各个方面都取得了很大成就,其中抗滑支挡结构的发展应用尤为迅速。
作为一种有效的工程措施,抗滑桩在边坡加固工程、滑坡地质灾害防治中得到了广泛应用。然而,由于问题的复杂性,关于抗滑桩的工作机理、桩-土相互作用规律等问题并没有很好地解决,其设计理论与计算方法,还处于半经验半理论的不成熟阶段,特别是对于双排抗滑桩的研究,落后于工程实践。
总结了单排抗滑桩和双排抗滑桩的研究历史与现状作。在分析了边坡稳定性和滑坡推力的计算方法、讨论了滑坡推力的作用形式后,基于前人的研究成果对单排抗滑桩的设计计算理论进行了阐述,特别对抗滑桩嵌固段的深度作了系统的分析。对桩土效应作了总结、研究,总结分析了不同土拱作用形式下单排桩桩间距的计算公式。
归纳整理了现有双排桩支护结构体系的研究成果,并着重介绍了双排桩支护结构体系在目前工程设计中的计算方法;总结了双排抗滑桩结构体系的特点,为了分析计算,给定了双排抗滑桩设计计算的相关简化和假定。基于“联合土拱”理论和结构力学方法,得到了滑坡推力在双排桩前、后排桩之间传递分配的计算公式。并对滑坡推力分配的影响因素作了分析、探讨,并得到了相关结论:
双排抗滑桩未带连梁时,滑坡推力在前、后排桩之间的传递分配主要是通过桩土的相互挤压作用来完成的,体现在前后排桩的水平位移(挠度)的比较;当增大后排桩的刚度或减小前排桩的刚度时,桩土相互挤压作用越小,A2/ A1随之减小,反之则A2/A1增大。
前后排桩的排距b对滑坡推力在双排抗滑桩之间的分配产生重要作用,当增大排距b时,A1减小,A2增大,A2/A1不断增大。
前后排桩的截面尺寸对推力分配影响较大。具体表现为:随着前排桩截面高度的增大,A1、A2逐渐增大;随着后排桩截面高度的增大,A1、A2逐渐减小;随着前排桩截面宽度的增大,A1逐渐减小,A2逐渐增大;随着后排桩截面宽度的增大,A1逐渐增大,A2逐渐减小。
桩间土弹性模量对后排桩与桩间土的相互作用力A2影响较大,对A1影响不大。当增大桩间土弹性模量时,A1变化不大,A2增大。提出了改良桩间土以求使设计更为经济合理的构想。
结合三峡库区红石包滑坡工程实例,应用本论文的研究成果对该滑坡进行了单排抗滑桩和双排抗滑桩设计计算,并应用ansys有限元软件对单排桩和双排桩桩身内力进行了模拟,结果基本相符。对比单排桩和双排桩设计计算结果,表明当滑坡推力较大时,双排抗滑桩较单排抗滑桩更为经济合理。