顺层岩质边坡预加固结构让压型抗滑桩承载性能研究

作     者：丁伟 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王俊杰;赵天龙

授予年度：2023年

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

主      题：顺层岩质边坡 让压型抗滑桩 物理模型试验 数值模拟 理论分析 

摘      要：让压型抗滑桩是针对顺层岩质边坡研发的预加固结构,其加固机理是通过在桩身悬臂段设置让压层来诱发预加固坡体产生一定量的顺坡向剪切位移,发挥岩层层面之间抗剪强度的有利作用,有效地降低作用在桩身的侧向压力。本文首先对顺层岩质边坡开挖失稳过程及其影响因素展开了研究,其次采用了室内模型试验与数值模拟相结合的方式对顺层岩质边坡预加固结构让压型抗滑桩与普通抗滑桩预加固效果进行对比,并讨论了影响让压型抗滑桩预加固效果的因素,最后通过理论分析对让压型抗滑桩应力与变形公式进行推导。论文的主要研究内容及结论如下:(1)采用数值模拟的方法,研究了顺层岩质边坡开挖失稳过程,并探究了影响顺层岩质边坡稳定性的因素。结果表明:由于部分岩层被挖除,边坡整体压应力值有所减小,但开挖后会造成岩层坡脚处临空,潜在滑体下部的约束被解除,使得岩层顶部后缘部分拉应力增大,同时有效塑性应变值增长幅度明显,且其值越大,边坡产生的变形越大,最大值出现在边坡坡脚位置;开挖后,岩层厚度、岩层倾角、开挖坡角、软弱夹层厚度的增大会降低边坡的稳定性。(2)采用室内模型试验的方法,对比分析了顺层岩质边坡预加固结构让压型抗滑桩和普通抗滑桩预加固效果,并探究了让压层厚度对让压型抗滑桩加固效果的影响。结果表明:让压型抗滑桩通过让压层的设置可诱发预加固坡体产生一定变形,使得岩层下滑的位移相较于普通抗滑桩明显增大,降低了桩身的侧向压力;随着让压层厚度的增大,岩层下滑的位移量逐渐增大,而作用在桩身的侧向压力呈现先降低后增大的趋势。(3)采用数值模拟的方法,首先在物理模型试验的基础上进行建模,将模拟结果与试验进行了对比验证,然后探究了让压层厚度、锚固段长度、让压层弹性模量、让压层形态对让压型抗滑桩预加固效果的影响规律。结果表明:在采用了让压型抗滑桩支护后,滑面以上岩体产生的顺坡向剪切位移相较于普通抗滑桩明显增大,而桩身应力相较于普通抗滑桩有所降低;让压桩预加固效果随锚固段长度的增大呈现逐渐变优,而随让压层厚度、让压层弹性模量的增大呈现先变优后变差的趋势,且当让压层截面以矩形的方式布置在桩身悬臂段外时,预加固效果最好。(4)采用理论分析的方法,推导出让压型抗滑桩承载性能计算公式。以静力学的角度对让压型抗滑桩承载性能计算方法进行研究,将桩身视作悬臂梁,让压层视作弹性材料,并按照悬臂梁法和弹性力学的方法分别对桩身和让压层进行分析,得到了关于让压型抗滑桩桩顶的位移以及作用在桩身的水平力计算公式,最后与试验结果进行了对比,验证了公式的合理性。