滑坡治理中微型桩-土相互作用机理研究

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随着经济的发展和人类活动范围的增加,产生了大量的滑坡和失稳边坡,在应急抢险治理中,治理形式逐渐向小型化、轻型化、快速化、经济性方向发展。微型桩布桩形式灵活,桩身质量小,施工安全快捷,对环境影响小,在滑坡灾害和边坡失稳的应急治理中非常适用,同时具有良好的经济效益。微型桩作为最具代表性的轻型支护结构之一,引起了国内众多学者的关注,对微型桩的研究进一步扩展开来。本文在前人研究的基础上,对微型桩在滑坡加固中的受力变形特征、多排桩支护时不同排桩滑坡推力分担比、桩间土拱效应以及影响桩身受力变形的因素进行更加深入的研究。结合甘家坡滑坡微型桩加固工程实例,分析微型桩加固的可靠性,并对原设计中的布桩方案进行了优化。得出了以下结论:(1)总结了微型桩与传统抗滑桩的区别,阐述了微型桩的优点,介绍了微型桩的组合结构和不同的布桩形式。按布置区域可划分为坡顶加固、坡面加固、坡中加固、坡脚加固;按微型桩和滑面夹角可分为竖直布置和垂直滑面布置。(2)微型桩长细比较大,受力特征表现为:在桩顶受桩后滑坡推力小,受桩前土体抗力大;随深度增加桩身受桩后滑坡推力增加,受桩前土体抗力减小。单排桩加固滑坡5倍桩径的列间距布置最优,此时土拱效应较强,列间距布置过大土拱不能形成。(3)双排桩和三排桩加固滑坡,结合桩身受力和土拱效应分析多排桩加固5~7倍桩径范围的列间距布置最优。不同列间距布置下各排桩的受力比值不同,结合桩身受力优化了设计中的排桩推力分配系数,在5~7倍桩径范围的列间距布置下,双排桩滑坡推力分配系数为0.7:0.5,三排桩滑坡推力分配系数0.6:0.4:0.3,在原滑坡推力基础上双排桩推力放大系数为1.2,三排桩为1.3,以保证设计的安全性。不同列间距下土拱效应强弱不同,对比单排桩多排桩的加固土拱效应更强。在合适的列间距布置下,各排桩的桩周土体都具有土拱效应。3倍桩径列间距布置时桩周土体没有土拱效应,桩土形成类似连续墙的结构抵抗滑体下滑;5~7倍桩径列间距布置时三排桩的桩周土体都具有明显的土拱效应;9倍桩径列间距布置时第一排桩周土体土拱效应消失;11倍桩径列间距时,三排桩间都不能形成土拱。(4)通过不同桩土参数对单桩受力变形的影响研究,发现土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角越大,对桩身提供的抗力就越强,微型桩在相同外荷载作用下所受剪力和弯矩就越小,水平荷载对桩身的影响深度也越小。(5)结合微型桩加固滑坡应急治理工程实例,验证了微型桩加固的有效性和安全性。微型桩加固后可以有效提升滑坡体的稳定性,安全系数从1.06提升至1.4。对原设计中的布桩间距进行了优化,原设计中列间距为0.8m,优化后的列间距1.5m,同样可以保证滑坡有足够的安全储备,有效节省了工程材料,缩短了施工工期。
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