拱形布置微桩群加固悬臂式抗滑桩桩间土机制及效果研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aramis_Rose
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悬臂式抗滑桩作为一种常见的边坡支护结构,尤其在高切方边坡加固方面应用十分普遍,具有很好的加固效果。悬臂式抗滑桩后的桩间土具有明显的土拱效应:桩间土体与悬臂桩之间发生相对位移,桩后土体主应力偏转形成以悬臂桩背为拱脚的土拱,并将部分推力沿拱轴线传递给悬臂桩。充分利用悬臂桩间土拱效应,合理设计桩间距,可很好地增强桩间土体的稳定性和悬臂桩的加固性能。本文基于悬臂桩土拱效应的特征,在悬臂式抗滑桩间拱形设置微型群桩,以便于更好地将桩间土压力传递至悬臂桩上,从而达到扩大桩间距和提升桩间土稳定性的双重目的。为此,利用有限元软件ABAQUS研究悬臂桩土拱形成机制及空间分布特征,建立土拱轴线经验方程,通过在土拱不同区域布置微桩群,确定了拱形布置微桩群的最佳位置是土拱内部。同时探索悬臂桩间微桩群设计要点及其对桩间土体的加固效果,通过拱形布置微桩群的方式将一切方边坡安全桩间距由5m扩大到了11m。这一研究在提高悬臂式桩间土体稳定性、扩大桩间距、节约工程成本方面具有实际的工程意义,为滑坡灾害防治提供理论及技术支撑。本文主要工作和研究内容如下:(1)开展了悬臂式抗滑桩的三维土拱效应研究,探讨了悬臂桩高度、间距、桩截面大小、土体及桩土接触面强度等因素对土拱形成、分布与桩间土稳定性的影响规律,阐述了三维土拱效应的产生机理、发展规律和空间分布特征,并推导了土拱轴线经验方程。(2)研究了微桩群布置位置、微桩尺寸、微桩弹性模量、微桩间距等重要微桩几何及强度参数以及土体注浆强度对拱形布置微桩群加固桩间土稳定性的影响规律,得出布桩位置、加固形式是影响微桩群加固桩间土效果的最大因素。(3)通过对比有无微桩群时土体的应力、位移变化和悬臂桩桩背土压力,总结出拱形布置微桩群加固桩间土的作用机制:土体上部传递更多土压力到悬臂桩背,增强土拱效应,土体中下部形成新的“拱桥结构”,促进土体生成新的二次土拱,提高了边坡整体安全性。(4)以某铁路切方边坡悬臂桩加固工程为依托,通过对比分析桩间有无微桩群的加固效果,验证了拱形布置微桩提高桩间土体稳定性与扩大悬臂桩桩间距方面的优势。
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