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摘 要：通过有限元模拟抗滑桩支护，说明抗滑桩在治理此滑坡中起到的很好的作用，阻止了滑坡体移动，提高了坡体的稳定性。文章根据作者多年工作经验，并结合工程实例，对某高速公路抗滑桩的治理进行了分析探讨。希望对从事相同工作的同行有所裨益。
关键词：边坡；传递系数法；工况分析；抗滑桩；有限元
1 工程概况
2004年7月某高速公路路堑边坡开始施工，在施工工程中边坡出现了较大的滑移和变形，山顶区域也出现了明显的位移。工作人员勘察得知，在开挖过程可能会引发滑坡，且滑体范围大，深度深，一般厚度5-8m，最大厚度12m，滑坡的体积(100-180)×54m3，是一个中型滑坡。
设计施工方案为：坡顶及中部削坡减载，并采用格子护坡，在坡脚设24根抗滑桩(K13+248～K13+344)，两端用抗滑挡墙加固，上级固定后，才开始下级边坡的路基土石方开挖。通过采取封闭裂缝(部分全封闭)、修排水沟、前缘施工泄水孔和变形监测等措施，边坡的变形得到遏制，前排桩出现少量的回弹现象，边坡整体处于稳定状态。
2 计算滑坡推力及抗滑桩内力
2．1 滑坡推力
利用规范中的传递系数法[1]计算滑坡推力及抗滑桩内力。根据勘察报告以及现场的岩土体物理性质实验，相应的技术规范，结合边坡的现状得出相关的计算参数与典型的计算剖面图，简化如图1所示；所用岩土参数如表1，表2所示。
下滑力：
抗滑力：
安全系数：
式中：Wi 为第i条块自重；
αi为第i条块滑面倾角；
αi+1为第i+1条块滑面傾角；
Ei为第i+1条块对第i条块的剩余推力；
Ei+1为第i条块对i一1条块的剩余推力；
ci为第i条块底面的粘聚力；
li为第i条块底边长度；
φi为第i条块底边土体摩擦角；
由式(2)，式(3)，可得[2]：
该路堑边坡的推力计算和稳定性分析采用传递系数法。为两种不同工况：（1）自然状态下的边坡推力计算和稳定性分析；（2）暴雨状态下的边坡推力计算和稳定性分析。推力计算结果详见表3、表4。根据计算结果，可以得出：在自然状态下，该边坡的稳定性系数为1.3，最后条块剩余下滑力小于零，边坡处于稳定状态。在暴雨状态下，该边坡的稳定性系数为1.02，最后条块剩余下滑力为814．6kN／m，有可能发生滑坡，需要进行支护处理。
2．2 抗滑桩的内力
根据该工程的实际情况，并结合边坡的稳定性系数和剩余下滑力，可以确定该边坡的治理方案为抗滑桩支挡工程。采用全埋式抗滑桩，支挡位置为距坡角20m之坡角处。桩截面尺寸为3．5×2m，受荷段和锚固段长为12m和6m。具体参数如下：
根据图2得知抗滑桩的桩身剪力最大值位于滑动面处，受荷段的剪力分布形式为三角形，和滑坡推力的分布形式相似，因为桩底支承方式按自由端考虑，因此桩底的剪力值为零。
根据图3得知抗滑桩的弯矩最大值发生在12m左右，该处剪力为零。因为桩底支承方式按自由端考虑，因此桩底的弯矩值为零。
3 抗滑桩有限元分析
采用有限元软件ANSYS模拟该路堑边坡开挖过程及抗滑桩的支挡，对上述计算结果进行对比分析。由于要避免模型尺寸效应的影响[3]，我们将模型的左边界及下部岩体进行拓宽，模型剖面长约150m，模型高80m。边坡的滑体和滑床岩体按饱和状态输入。参数选取详见表5。
采用Plane42平面单元来模拟岩土体，钢筋混凝土抗滑桩采用Beam3单元[4]。材料本构模型时采用DP模型。设置抗滑桩，在距坡脚20 m处设置全埋式抗滑桩，桩截面尺寸为3.5 m×2 m，受荷段和锚固段长为12 m和6m，激活梁单元beam3，其滑坡岩体应力分布详见图4，图5。
抗滑桩的受力分布详见图6，图7。
岩层画面上部土体的变形在采用抗滑桩处理以后明显减小，表明抗滑桩有效地阻止了边坡变形滑移，与此同时抗滑桩的内力图变化和上小节的桩体内力保持一致。详见图6，图7。
4 结束语
通过文章分析表明，倾角较缓、相互间变化不大的折线段组成的滑面可以采用传递系数法。
通过推力计算和稳定性分析，对边坡进行抗滑桩支护，通过桩身内力随桩长的变化可以得知，最大弯矩在滑面附近。
通过有限元模拟抗滑桩支护，可以得知抗滑桩在治理该滑坡中作用明显，能够有效阻止滑坡体移动，坡体的稳定性得到提高。
参考文献：
[1] 沈珠江．桩的抗滑阻力和抗滑桩的极限设计[J]．岩土工程学报，1992，14(1)：5l～56
[2]于清杨．抗滑桩上滑坡推力和剩余抗滑力分布规律研究[D]．长春：吉林大学，2002
[3]张鲁渝，郑颖人，赵尚毅，等．有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究[J]．水利学报，2003(1)
[4]武亚军，栾茂田，年廷凯．基于塑性区开展评判边坡稳定性的强度折减弹塑性有限元法[c]∥ 中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)，2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：边坡；传递系数法；工况分析；抗滑桩；有限元
1 工程概况
2004年7月某高速公路路堑边坡开始施工，在施工工程中边坡出现了较大的滑移和变形，山顶区域也出现了明显的位移。工作人员勘察得知，在开挖过程可能会引发滑坡，且滑体范围大，深度深，一般厚度5-8m，最大厚度12m，滑坡的体积(100-180)×54m3，是一个中型滑坡。
设计施工方案为：坡顶及中部削坡减载，并采用格子护坡，在坡脚设24根抗滑桩(K13+248～K13+344)，两端用抗滑挡墙加固，上级固定后，才开始下级边坡的路基土石方开挖。通过采取封闭裂缝(部分全封闭)、修排水沟、前缘施工泄水孔和变形监测等措施，边坡的变形得到遏制，前排桩出现少量的回弹现象，边坡整体处于稳定状态。
2 计算滑坡推力及抗滑桩内力
2．1 滑坡推力
利用规范中的传递系数法[1]计算滑坡推力及抗滑桩内力。根据勘察报告以及现场的岩土体物理性质实验，相应的技术规范，结合边坡的现状得出相关的计算参数与典型的计算剖面图，简化如图1所示；所用岩土参数如表1，表2所示。
下滑力：
抗滑力：
安全系数：
式中：Wi 为第i条块自重；
αi为第i条块滑面倾角；
αi+1为第i+1条块滑面傾角；
Ei为第i+1条块对第i条块的剩余推力；
Ei+1为第i条块对i一1条块的剩余推力；
ci为第i条块底面的粘聚力；
li为第i条块底边长度；
φi为第i条块底边土体摩擦角；
由式(2)，式(3)，可得[2]：
该路堑边坡的推力计算和稳定性分析采用传递系数法。为两种不同工况：（1）自然状态下的边坡推力计算和稳定性分析；（2）暴雨状态下的边坡推力计算和稳定性分析。推力计算结果详见表3、表4。根据计算结果，可以得出：在自然状态下，该边坡的稳定性系数为1.3，最后条块剩余下滑力小于零，边坡处于稳定状态。在暴雨状态下，该边坡的稳定性系数为1.02，最后条块剩余下滑力为814．6kN／m，有可能发生滑坡，需要进行支护处理。
2．2 抗滑桩的内力
根据该工程的实际情况，并结合边坡的稳定性系数和剩余下滑力，可以确定该边坡的治理方案为抗滑桩支挡工程。采用全埋式抗滑桩，支挡位置为距坡角20m之坡角处。桩截面尺寸为3．5×2m，受荷段和锚固段长为12m和6m。具体参数如下：
根据图2得知抗滑桩的桩身剪力最大值位于滑动面处，受荷段的剪力分布形式为三角形，和滑坡推力的分布形式相似，因为桩底支承方式按自由端考虑，因此桩底的剪力值为零。
根据图3得知抗滑桩的弯矩最大值发生在12m左右，该处剪力为零。因为桩底支承方式按自由端考虑，因此桩底的弯矩值为零。
3 抗滑桩有限元分析
采用有限元软件ANSYS模拟该路堑边坡开挖过程及抗滑桩的支挡，对上述计算结果进行对比分析。由于要避免模型尺寸效应的影响[3]，我们将模型的左边界及下部岩体进行拓宽，模型剖面长约150m，模型高80m。边坡的滑体和滑床岩体按饱和状态输入。参数选取详见表5。
采用Plane42平面单元来模拟岩土体，钢筋混凝土抗滑桩采用Beam3单元[4]。材料本构模型时采用DP模型。设置抗滑桩，在距坡脚20 m处设置全埋式抗滑桩，桩截面尺寸为3.5 m×2 m，受荷段和锚固段长为12 m和6m，激活梁单元beam3，其滑坡岩体应力分布详见图4，图5。
抗滑桩的受力分布详见图6，图7。
岩层画面上部土体的变形在采用抗滑桩处理以后明显减小，表明抗滑桩有效地阻止了边坡变形滑移，与此同时抗滑桩的内力图变化和上小节的桩体内力保持一致。详见图6，图7。
4 结束语
通过文章分析表明，倾角较缓、相互间变化不大的折线段组成的滑面可以采用传递系数法。
通过推力计算和稳定性分析，对边坡进行抗滑桩支护，通过桩身内力随桩长的变化可以得知，最大弯矩在滑面附近。
通过有限元模拟抗滑桩支护，可以得知抗滑桩在治理该滑坡中作用明显，能够有效阻止滑坡体移动，坡体的稳定性得到提高。
参考文献：
[1] 沈珠江．桩的抗滑阻力和抗滑桩的极限设计[J]．岩土工程学报，1992，14(1)：5l～56
[2]于清杨．抗滑桩上滑坡推力和剩余抗滑力分布规律研究[D]．长春：吉林大学，2002
[3]张鲁渝，郑颖人，赵尚毅，等．有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究[J]．水利学报，2003(1)
[4]武亚军，栾茂田，年廷凯．基于塑性区开展评判边坡稳定性的强度折减弹塑性有限元法[c]∥ 中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)，2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。