成都地区膨胀土边坡抗滑桩分析方法研究

作     者：杜兆萌 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖世国

授予年度：2019年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：膨胀土边坡 抗滑桩 内力 极限平衡法 膨胀力 稳定系数 最危险滑面 

摘      要：膨胀土边坡是工程实践中常遇到的一种特殊土边坡,特别是在我国西南地区分布广泛,其稳定性问题一直是工程实践中关注的一类焦点。本文着眼于成都地区及与其工程性质相近地区的膨胀土,针对采用单排抗滑桩加固的膨胀土边坡,基于以往相关试验研究结果,采用极限平衡理论分析与三维数值模拟方法,在研究考虑膨胀力的膨胀土边坡的稳定性分析方法基础上,对加固膨胀土边坡的抗滑桩计算分析方法进行了研究。得到主要研究结果如下:（1）针对成都地区膨胀土,基于膨胀力随边坡深度呈中间大两端小的折线型分布模型,将膨胀力作用引入到4类经典极限平衡法中,推导出了膨胀土边坡稳定系数计算公式,且给出了圆弧型滑面的搜索方法。实例分析表明,膨胀土边坡稳定系数随膨胀力的增大而减小,膨胀力越大,边坡浅表层越容易发生滑动失稳;简化Bishop法、Morgenstern-Price法和Spencer法的膨胀土边坡稳定系数计算结果较为接近,且均大于Fellenius法计算结果。（2）基于4类边坡稳定性分析的极限平衡法,在充分考虑膨胀力作用的基础上,给出了加固膨胀土边坡的单排抗滑桩受力分析方法,并考虑桩间局部土体对抗滑桩的侧向摩阻作用,推导出了在给定设计安全系数下膨胀土边坡滑面处抗滑桩的设计内力计算公式。同时,给出了考虑抗滑桩桩间土体摩擦作用与否的滑面处桩身剪力上、下边界值的解。实例分析表明,桩体剪力随膨胀力的增大而呈近似线性增大;Fellenius法大于简化Bishop法、Morgenstern-Price法和Spencer法得到的抗滑桩剪力值,其最大偏差约为20%。综合考虑,推荐采用Morgenstern-Price法或Spencer法进行抗滑桩设计。（3）通过FLAC3D数值模拟方法,模拟出了膨胀力随深度变化特征,与理论分析时所采用的分布模式基本吻合。在此基础上,所得到的边坡稳定系数、抗滑桩内力与基于极限平衡理论的分析方法所得结果相符合,且抗滑桩剪力更接近于Morgenstern-Price法和Spencer法的计算结果,进一步检验了本文所提出的加固膨胀土边坡抗滑桩计算分析方法的合理性。本文所建立的加固膨胀土边坡的单排抗滑桩计算分析方法可为实际工程设计提供理论指导与参考,具有重要理论意义和应用价值。