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抗滑桩加固边坡的影响因素分析

2023-09-30 来源:我们爱旅游
维普资讯 http://www.cqvip.com 江苏建筑 2007年第6期(总第116期) 39 抗滑桩加固边坡的影响因素分析 孙雪 ,李争2孙常玉 ( 金陵科技学院建筑工程学院,江苏南京 210001; 江苏省建科建设监理有限公司,江苏南京 210008; 中国水电顾问集团中南勘查设计研究院,湖南长沙410014) [摘 要] 根据迭代不收敛判据准则,系统地计算与分析了设桩位置、桩径、桩顶约束条件、材料参数变化与桩的抗弯刚度 等对抗滑桩加固边坡稳定性的影响,并对桩侧接触力和-+- ̄-Js的分布形态及变化规律进行了探讨,为抗滑桩加固土坡的简 化设计提供参考依据。 【关键词] 抗滑桩;边坡稳定;安全系数 [中图分类号]TU753.8[文献标识码]A [文章编号]1005—6270(2007)06—0039—03 Influence Elements Analysis on Anti——Snding Pile Reinforcing Slope SUN Xue LI Zheng。SUN Chang—yu (1.School of Architectural Engineering,Jinling Institute of Technology,Nanjing Jiangsu 210001 China; 2.Jiangsu Jianke Project Management Limited Company,Nanjing Jiangsu 210008 China; 3.Mid—South Surveying and Designing Institute.CHECC.Changsha Hunan 410014 China) Abstract:According to the different constraint condition.the denection.bending moment and shear force of anti sliding piles is solved.Based of iteration non—convergence of numerical solution,effect of slope stability regard to location of anti—sliding piles,piles diameter,piles constraint condition,strength parameter and piles flexurla rigidity is examined.Distirbution form and change law of contact force and soil pressure of anti—sliding piles is discussed. The reference basis to simpliifed desing of pile—stabilized slope is provided. Key words:anti—sliding pile;slope stability;safe factors 0前言 参数如表1所示。模型以4节点4边形单元进行均匀网格划 抗滑桩是一种整治边坡滑动,提高边坡稳定性的挡土 分,其中土体660个单元,桩体30个单元,共784个节点,底 结构。它是将桩埋设于稳定地层中,依靠桩与桩周岩土体的 表1 边坡材料参数 相互嵌制作用来承受土体的下滑力,使变形体得到稳定。当 滑坡较为严重,采用排水、削坡等措施已不足以防治,而有 关条件适合时,采用抗滑桩整治滑坡往往具有施工简单、速 度快、工程量少和投资小的优点,而且可以和重力式结构灵 活地配合使用。因此作为一种有效的治理滑坡的工程措施, \似叫 抗滑桩在国内外的滑坡治理中得到了广泛的应用。据统计, \’H一 迄今为此,它是在滑坡治理中应用得最多的 程结构物。 r、  \、 L. 影响抗滑桩加固边坡稳定的因素有很多,本文将通过 _、 30"0 ̄ 、 ~ - = P— 下面的实例 I,对抗滑桩的影响因素进行进一步的分析。以 \P“。 能得到更多,更有用的设计参数。 1实例 Lx● —-一 边坡几何尺寸和有限元模型见图1~图2,边坡与使用 的抗滑桩材料参数如表1。针对该边坡实例,抗滑桩以单排 图 何模型 圉(单位:m) 混凝土桩为计算模型,桩径取D=0.5 m,桩间距为2.0D。 [收稿日期]2007-05-11 对土体采用Mohr—Comlomb破坏准则与非关联流动准则的 [作者简介]孙雪,男(1980一),金陵科技学院建筑工程学院,助教 理想弹塑性本构模型,’桩体采用简单的弹性本构模型,材料 主要从事防震减灾工程研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com

0 1&3 4 5 6 7 8 江苏建筑 响 2007年第6期(总第116期) 通过改变抗滑桩的相对位置∈(∈∈【0,1]),在桩顶分别 为自由约束、Y向位移约束和完全约束的三种情况下,考察 抗滑桩加固边坡的稳定安全系数。得到如图5所示的计算 结果。 从图5可以看出,在相同的约束条件下,当0.4≤∈≤ 0.5时,边坡的安全系数处在最大值区间;而在∈=0或g=1 时,安全系数处在最小值区间;而桩在0.2≤∈≤0.4区间段 图2有限元网格图 时,所得到的安全系数也略高于0.6≤∈≤0.8区间段。由此 图3 边坡特征节点位移与安全系数的变化关系 节点位移云图  l一Y ,¨ 。 ; 蛞n n_ =_ P" ll I 等效塑性应变矢量图 F=1.58时桩加固边坡的节点位移云图 与等效塑性应变矢量图 边固定,侧面为水平约束。 图3给出了桩顶自由时(∈=0.6,当∈:0时桩位于坡顶 处),坡顶、坡脚、桩前临桩节点和桩后临桩节点的位移随强 度折减系数的变化关系发展曲线。可以看出,在计算不收敛 之前的一步,各个特征节点处的位移有突变现象,若以此为 判断依据则抗滑桩加固边坡的安全系数为1.65,图4给出 了边坡在抗滑桩加固后的节点位移云图和等效塑性应变矢 量图,根据对边坡稳定的分析,如以有隈元计算不收敛为 判断依据,取得安全系数为1.58,若以塑性区贯通为依据, 安全系数为1.60,通过塑性应变的矢量图可以看出,边坡的 滑移面仍有向坡面上移的趋势。 2边坡安全系数的影响因素分析 2.1桩的相对位置对抗滑桩加固边坡稳定的安全系数影 可见,抗滑桩加固边坡最有效的区间段应该在0.2≤∈≤0.H俑● 5 处,因为在这部分滑坡段,滑动面较陡,滑体的张拉应力较 大,是容易破坏地带,在此区间段设置抗滑桩,可以给边坡 一 提供一定的桩前抗滑力,使得抗滑桩更加有效。但对于实际 的边坡工程,考虑施工的便利,抗滑桩大多是在边坡的中下 部加固边坡的。【3  02.2桩顶约束条件对边坡安全系数的影响 通过对图5给出的三种不同桩顶约束方式的分析,可 以看出:以∈=0.4,桩径D=0.5m为例,从图5中知道,在 桩顶自由约束时(普通抗滑桩),得到边坡稳定安全系数为 1.96;在桩顶为Y向位移约束时(相当于铰接桩),得到边坡 稳定安全系数为2.25;在桩顶水平和垂直向都施加位移约 束(相当于固定桩),得到边坡稳定安全系数为2.4。从结果 中可以知道,增加桩顶的约束条件对于提高边坡稳定安全 系数具有明显作用,而对与桩顶从没有约束到增加水平向 位移约束,边坡稳定安全系数的增加更加有效。 2.3不同桩径对边坡安全系数的影响 桩相对位置比 图5桩相对位置、不同桩顶约束条件下的安全系数 为了分析不同的桩径对边坡安全系数的影响,特别以 ∈=0.4、分桩径D为0.5m、0.7m、0.9m3种情况进行计算, 根据图6计算的不同桩径、不同桩顶约束条件下得到的边 坡稳定安全系数可以看出,随着桩径D的增加,边坡稳定安 全系数跟着明显增加。但在桩顶自由的情况下,可以发现, 边坡稳定安全系数随桩径D增加而变化的更加敏感;在桩 顶有约束的情况下,随着桩径D的增加,边坡稳定安全系数 的增加相对就比较缓和。 2.4材料参数对抗滑加固边坡稳定安全系数的影响 为了考察不同的力学参数对抗滑桩加固边坡稳定安全 系数的影响,以桩顶自由约束、桩径D=0.5 m的情况为算 例进行计算,分别改变不同的参数设置,得到加固边坡后的 维普资讯 http://www.cqvip.com 江苏建筑 2007年第6期(总第116期) 安全系数,分别加以比较。 从图7可以看出,随着桩身抗弯刚度的增加,抗滑桩加 固边坡的整体稳定性得到改善,而且抗滑桩的加固位置的 范围也将扩大,但最有效的加固位置仍然在0.35≤∈≤0.6 范围之间。 2.5桩一土问接触压力与土压力关系曲线 图6不同桩径、不同桩顶约束条件下的边坡稳定安全系数 5 3 l 啊 亦 9 7 5 3 l 图7桩身抗弯刚度E 与边坡稳定安全系数的关系 在卜面的算例叶J,取∈=0 4和∈=0.6、桩径D=0.5in, 桩顶自由约束的情况下,通过计算所得到的抗滑桩侧面接 触压力与抗滑桩前后面的土压力分布规律如下 。从图8~ 图11可见,在边坡的滑动面以上土层,桩身前后的接触压 力均沿着桩身向下线性递增,抗滑桩前后二侧的接触压力 之合力呈三角形分布,在达到峰值后,接触力和土压力又逐 渐减小;且与桩前情况相比,桩后的接触J玉力和土压力均要 接触面压力/Pa O 2OO00 4O0O0 6O0O0 l5 1 3 接触压力 接触压力 ll 罾骂。 亦 7 5 3 l 图8 ∈时抗滑桩侧面接触压力 41 土压力/Pa —・250000—・18000o—・11O000——40000 图9∈时抗滑桩前后侧土压力 接触面压力/Pa 0 10O00 2O0O0 30000 {l星 亦 {l星 埠 3 l 9 7 5 3 l 5 3 l 9 7 图l0∈时抗滑桩侧面接触压力 土压力/Pa 一22OOOO —l 50000 —80000 一l0000 图l】∈时抗滑桩前后侧土压力 小。还可以看出,在∈=0.4和∈=0.6的二种情况下,∈=0.4 时的桩侧接触压力和土压力都要比∈=0.6时的桩侧所受 的力大,这也与在前文分析的抗滑桩最佳布桩区分布在边 坡中部区的结果一致。l4 3结论 在通过对典型算例在变化不同力学参数的情况下比较 分析,可以发现:抗滑桩加固边坡最有效加固区间在0.35≤ ∈≤0.6范围之间,并且在∈=0.4—0.5问达到最好的加固 效果。在相同加固条件下抗滑桩设在坡脚处所获得的安全 (下转第70页) 5 5 3 l维普资讯 http://www.cqvip.com 70 用资源。在材料预算一计划一采购一签收一领用一使用一 江苏建筑 2007年第6期(总第116期) 5.2竣工决算时严格设计变更单的审查 监督一回收等各个环节加强责任制,落实到人 4.4工程进度拔款控制 除在施工过程中严把设计变更签证关外,在竣工决算 时,决算人员须从专业角度对设计变更进行审查,主要包括 以下几个方面。 工程进度拔款控制是实施工程造价全过程控制的重要 内容。按合同条款,根据工程进度需要拔款时,要求各施工 单位按实际完工数量提交已完工程预算,对施工方提交的 已完工程量深入现场一项项核实,力求完整,准确。在确定 了施工单位已完工程量后,根据确认的各项工程量进行造 5.2.1审查设计变更内容是否符合规定 查设计变更内容与原工程标底预算是否重复列项,即 设计变更增加的经费是否已包含在合同造价中,如有上述 情况,应与签证人员联系补充修改,使其符合规定后,再进 价核算,从而确定已完工程实际造价。业主据此作为拨付进 行调整修改。 度工程款的依据。 5.2.2审查手续是否符合规定 4.5实行工程跟踪审计的全过程控制 凡设计变更都应有建设单位和施工单位的盖章及现场 工程项目的审计必须对工程项目整个施工生产活动的 人员的签字,比较重要的设计变更还应有设计单位有关人 全过程进行审计。工程项目的审计不仅要重视被审项目的 员的签字,方能生效,手续不全者不予计算。 事后审计竣工审计,更要重视事前和事中审计,事前审计, 5.2.3审查内容是否清楚 可使工程项目施工方案的编制更趋合理,并能帮助工程项 设计变更都应资料齐全,内容表达清楚,有具体的变更 目管理班子提前”把关”,有效地防止或避免可以预见的失 部位、变更原因、变更项目、数量,以及特殊情况的技术处理 误。事中审计,即对施工阶段中若干个过程所作的审计,对 意见等。设计变更应满足做增减预算的要求。如有的变更内 于后阶段来讲,则为面向未来,又属事前审计,不过这种事 容不清楚或过于简单,应核实具体内容情况,补充设计变更 前审计更有针对性、效益性,做好了,能达到事半功倍的效 签证。 果。 5.2.4审查签证是否准确 5竣工结算阶段 有无把不属签证范畴的内容列入签证参与决算的情 5.1健全结算制度 况,诸如像施工单位自身原因返工的项目,施工现场临时设 在竣工结算时,承发包双方往往争议很大,施工中一些 施项目,及施工单位现场用工等。减工程量情况,为决算审 费用不明确的项目、合同中一些措辞含糊的地方都会给结 计打下基础,同时要建立严格的审计制度,审减率直接和岗 算工作带来难度。建设单位要想在结算中处于主动地位,就 位责任、评功评奖等挂钩,只有坚持严格的办法和程序,才 要在平时熟悉合同条款及预算定额、了解建筑市场行情、掌 能保证决算的真实性、严肃性。严格坚持项目全程审计制 握工程变更的内容和过程,做好日常工程资料的管理,在竣 度,对有效控制工程造价必将发挥巨大作用。 工后应实行工程结算复审和尾款结算会签制度,对已积累 参考文献 的工程造价动态变化资料进行整理分析,把增减帐和材料 【1】胡明德.建筑工程定额原理与概预算【M】.中国建筑 价差等与原投标报价一同对照计算,再将月进度款报审价 工业出版社。2000. 和工程变更及索赔等费用进行统计比较,看是否能够达到 【2】沈祥华.建筑工程概预算【M】.武汉工业大学出版 账目相互吻合。有条件的最好在约定期限内,经多级审核确 社,1999. 定后再会签结算价款。财务部门以最后定案的结算数作为 【3】 马楠.建立工程量清单下的投资控制【J】.建筑经济, 尾款结算的依据。 2004(7). j rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj rj r (上接第41页) 系数要高于抗滑桩设在坡顶处的情况,但考虑到实际工程 学,2006.’3. 施工情况,抗滑桩大多在靠近边坡中部以下坡段进行加 【2】Sangseom Jeong,Byungchul Kin,Jinoh W0n,Jinhyung 固。相同条件下,增大桩径可提高边坡的稳定安全系数。随 Lee.Uncoupled analysis of stabilizingpilesinweathered slopes[JJ 着岩土土体粘聚力C、摩擦角 的增大或重度7的增加,抗 Computers and Geoteehnics 30(2003):671—682. 滑桩的加固边坡效果都起到了明显的作用。桩顶约束条件 【3】李家平,赖允瑾,李永盛,等.利用抗滑桩加固临水岸坡 对边坡稳定性具有显著的影响,通常增强桩顶的水平向位 的边坡稳定性分析【J】 水利水运工程学报,2005(2):53~58. 移约束或固定约束条件是十分有效且必要的;增加抗滑桩 【4】夏永成.考虑桩一土相互作用的抗滑桩加固边坡设计 的抗弯刚度能在一定程度上改善边坡的整体稳定性。 方法研究【D】.大连:大连理工大学硕士学位论文.2006: 参考文献 40—43. 【1】古浩.边坡稳定及抗滑桩加固研究【D】.南京:河海大 

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