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滑坡是一种严重的自然地质灾害,我国是世界上滑坡危害比较严重的国家之一。滑坡常常导致公路、铁路、水利工程等破坏。滑坡不仅给工程建设增加困难,也严重威胁着人民生命、财产的安全。随着社会经济的快速发展,建设工程迎来蓬勃发展的时期,越来越多的基础建设工程都会遇到滑坡(边坡)问题,为确保这类边坡的稳定,成为整个工程建设的一项重要内容。因此,搞好滑坡防治研究具有重要的理论和经济意义。
滑坡的处理应根据滑坡的不同特点采用相应的处理方法,常用的措施有排水处理、减载与反压、土体改良法、支挡结构抗滑等方法。抗滑桩就是一种典型的抗滑支挡结构,它利用伸入稳定滑床的锚同段桩身前后岩土体的抗力平衡滑坡推力,阻止其滑动。传统的抗滑桩分析方法都是按拟定的尺寸进行计算的,例如地基系数一直都沿用手工查表计算的传统工作方法,这不仅需要大量繁重的计算工作,而且很难实现优化。
本文通过抗滑桩与滑坡体相互作用的过程分析,深入研究了抗滑桩与滑坡相互作用的机理,提出了基于土拱效应的抗滑桩最小桩间距计算模型和最大桩间距计算模型,并建立了包括桩后土拱、桩间土拱和桩前土体的三级荷载分担比模型。
本文开展了抗滑桩与滑坡体相互作用的数值试验研究,对目前抗滑桩与滑坡体计算模型进行了改进。选择矩形截面形式的抗滑桩来进行研究。宽度方向包含四根抗滑桩。取a/b=1.5,且取截面尺寸为3×2m,模型的长度是10倍截面宽度。宽度为边缘桩各自增加1m。两侧X方向加以约束,前部y方向加以约束,模型上方作用有滑坡推力荷载q。
结合本文对于抗滑桩桩间距模型的研究、锚同深度优化研究的相关成果,开展抗滑桩优化研究,并提出了抗滑桩综合优化研究的方法。
本文经过系统的阐述了抗滑桩作用机理与优化工作,主要结论有:
1、本文开始从分析抗滑桩的作用机理,在理论方面,对不同理论的假设和推导公式以及各理论之间的差异做了研究,结合各个理论,对抗滑桩的桩间距计算公式做了修改。详细分析了最小桩间距模型和最大桩间距模型的计算公式以及条件。为后面优化设计工作做了铺垫。
2、在分析完理论之后,采用数值模拟的方法对抗滑桩作用机理进行一定的研究。首先对数值模拟的理论进行了介绍。在用数值模拟研究时,为了简化,取单位厚度的土体进行研究,也就是平面应变问题。假定不同桩间距,在滑坡推力作用下,研究了桩后土拱、桩间土拱的形成和变形、以及位移规律。
3、滑坡是一种破坏性很大的自然灾害,在我国建设兴起时,很容易遇到滑坡相关的问题。在治理滑坡时,采取传统的抗滑桩设计方案时,容易造成浪费或者失效,所以要采取优化的方法,使滑坡的治理既节省又达到治理的效果。
4、目前,优化的方法很多,本文根据对机理的研究,采用最小桩间距模型和最大桩间距模型对抗滑桩桩间距进行了优化,同时还对推力的计算、锚圃深度等进行了优化。
5、结合具体工程案例,对传统的抗滑桩设计方案和优化后的方案进行了比较,得到优化后的方案,能够减少桩数并且还能达到治理的效果。是一种可行的方法。