滑坡微型桩防治技术大型物理模型试验研究

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微型桩由于具有非开挖施工、对土层适用性强、桩位布置灵活、施工速度快、对滑体扰动小等优点,近年来在滑坡防治中得到了越来越多的应用。但由于其应用时间短,人们对其在滑坡防治中的受力变形特性没有足够的了解,致使其设计计算理论远远落后于工程应用。本文依托国土资源大调查项目“滑坡灾害微型桩防治技术大型物理模型试验”,通过室内物理模型试验、大型物理模型试验及有限元数值模拟相结合的方法,对不同配筋形式的微型桩单桩、排桩、群桩在滑坡防治中的受力变形特性进行了研究。试验证实微型桩应用于滑坡防治是可行的。取得的主要认识如下:(1)微型桩所受的滑坡推力基本呈三角形分布,滑面附近土压力最大,随滑坡的滑动,合力作用点不断下移,临滑时合力作用点距滑面的距离略小于1/3受荷段桩长;桩后滑体抗力主要分布于受荷段中部,滑面及桩顶附近土压力较小,基本呈抛物线形分布;滑床抗力沿深度方向分布不均匀,滑面附近的桩后滑床抗力较大。(2)微型桩群桩中的各排桩同时受力变形,滑坡推力沿滑坡滑动方向按15%的幅度递减,试验中最后排桩所受的滑坡推力仅为第一排桩的1/3。(3)不同抗弯刚度的微型桩的破坏形式不同。采用桩心配筋形式的微型桩抗弯刚度较小,受力后容易于滑面附近发生弯折破坏,使微型桩的抗剪能力得不到发挥;桩周配筋形式的微型桩抗弯刚度相对较高,于滑面附近发生弯曲与剪切相结合的破坏。群桩各排桩破坏形式基本相同。(4)微型桩受荷段承受负弯矩(背滑侧受拉),单桩与群桩的弯矩分布范围不同,单桩受荷段弯矩集中分布于滑面上10倍桩径的范围,群桩受荷段弯矩分布于整个受荷段,其中滑面上15倍桩径范围内弯矩较大。群桩与单桩受荷段最大负弯矩均位于滑面上7倍桩径处。微型桩嵌固段主要承受正弯矩(迎滑侧受拉),且分布于滑面下10倍桩径的范围内,最大正弯矩位于滑面下5倍桩径处。(5)群桩各排桩的剪力分布形式基本相同,位于滑面下7倍桩径~滑面上7倍桩径范围内的剪力方向与滑动方向相同,最大正剪力位于滑面处;滑面上7~20倍桩径与滑面下7~23倍桩径范围内剪力方向与滑坡滑动方向相反,受荷段最大负剪力约位于滑面上13倍桩径处,嵌固段最大负剪力约位于滑面下12倍桩径处。(6)微型桩破坏后依然具有一定的抗滑能力,但破坏前后的抗滑机理不同。破坏前主要是微型桩的抗弯及抗剪能力起抗滑作用,破坏后主要是钢筋的抗拉能力起抗滑作用。
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