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被动桩桩间距的合理确定方法的研究和对无限条分法的探讨

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被动桩桩间距的合理确定方法的研究和对无限条分法的探讨

作者：卢坤林西安建筑科技大学

学位级别：硕士

被动桩桩间距的合理确定这一课题研究已久,不同的学者从各个角度对其进行了深入的研究,取得了丰硕的成果,但其中的不足仍十分明显。本论文全面总结了前人的研究成果,从被动桩的原理出发,对桩间土拱的形成机理、土拱的存在条件、分类及... 详细信息

被动桩桩间距的合理确定这一课题研究已久,不同的学者从各个角度对其进行了深入的研究,取得了丰硕的成果,但其中的不足仍十分明显。本论文全面总结了前人的研究成果,从被动桩的原理出发,对桩间土拱的形成机理、土拱的存在条件、分类及与拱结构的区别,做了系统地分析总结,而对合理拱轴线、内力分析以及破坏模型进行了深入的理论研究。在数值模拟方面,利用有限元分析软件ANSYS6.1对桩间土拱的形成以及影响土体成拱的因素进行了详细的分析,并与前人的数值分析与实验结果进行了对比,取得了较为一致的结论。理论研究结果表明:水平土拱的合理拱轴线为抛物线而竖直土拱则为悬链线;在土拱内力分析中,推导出考虑土体压缩变形下的计算公式,并与不计变形的结论进行了对比;通过对土拱的两种可能的破坏模型的分析,给出了各种破坏模型的数学表达式。数值分析结果表明:再次证实了土拱的存在;当s/d≥8时,土拱效应不明显或根本不能形成,s/d越小,土拱效应越明显;当s/d≥6时,桩径的影响甚微,s/d越小,桩径的影响逐渐增大,在s/d不变时,桩径越小,土拱效应越强;圆形状与方形状相比,方桩具有更好的传递荷载能力,但相差不大,约5%;至于土体性质的影响,土体的c、φ值越大,拱效应越明显,但增长幅度却逐渐减小;土体能承担部分荷载,根据s/d的变化约有70%至90%的荷载传到桩体上,也就是说,至少有10%的荷载由土体承担。经过对桩间土拱的充分研究后,从土拱的破坏模型出发,考虑桩距变化对土体成拱能力的影响提出了合理确定桩间距的计算方法,通过工程实例对比分析证实了该方法的可行性。另外,在韩晓雷博士论文的基础上,进一步完善了无限条分法的计算理论:考虑坡顶有荷载、坡顶有倾角及破坏面不过坡脚的三种情况下的计算公式的推导,扩大了该方法的应用范围,希望对边坡稳定性分析有所帮助。

关键词：桩间距土拱无限条分法影响土体成拱因素 ANSYS6.1 合理拱轴线

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土钉墙支护结构的数值模拟

土钉墙支护结构的数值模拟

作者：张雪松浙江大学

学位级别：硕士

目前，国内外对土钉支护有限元方法的分析很多，但这些方法还不能准确地模拟其施工和工作状态。本文采用二维分离式有限元模型，考虑了土钉的加固作用及土钉-土体之间的相互作用，由摩擦接触通过模拟土体与土钉之间的接触，能够更准确... 详细信息

目前，国内外对土钉支护有限元方法的分析很多，但这些方法还不能准确地模拟其施工和工作状态。本文采用二维分离式有限元模型，考虑了土钉的加固作用及土钉-土体之间的相互作用，由摩擦接触通过模拟土体与土钉之间的接触，能够更准确地模拟土钉支护的施工过程，使得其更符合实际情况。首先运用目前国内外应用较为广泛的有限元软件MARC对土钉支护进行有限元分析：计算分析了分步施工中土钉墙的变形和土钉内力的变化情况，在此基础上讨论得出了土钉墙的支护机理。随后，在上述的有限元计算的基础上，分析了土钉各项参数对土支护性能的影响。讨论和总计了这些参数，例如土钉的长度、间距、布置方式和倾角等等，其各自的变化对土钉支护效果的影响规律。最后，引入土拱效应的概念，讨论了超前锚杆支护作为土钉基坑支护中的主要抗滑措施的工作机理。

关键词：土钉墙有限元基坑土拱超前锚杆

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抗滑桩机理分析及工程应用

抗滑桩机理分析及工程应用

作者：周文权中南林业科技大学

学位级别：硕士

滑坡是一种重要的地质灾害,对人类的生命财产带来重大威胁。滑坡治理是一项投资大、技术复杂、施工危险而艰巨的抗灾工程。在大型边坡的治理当中,抗滑桩成为最具代表性的边坡支挡结构之一,对其工作机理和工程应用的研究远远滞后于工程... 详细信息

滑坡是一种重要的地质灾害,对人类的生命财产带来重大威胁。滑坡治理是一项投资大、技术复杂、施工危险而艰巨的抗灾工程。在大型边坡的治理当中,抗滑桩成为最具代表性的边坡支挡结构之一,对其工作机理和工程应用的研究远远滞后于工程实际。目前大多数抗滑桩结构的安全系数过大,结构的抗滑能力远没有充分发挥,因此对抗滑桩的机理分析必须加大研究力度,以确保投资的有效利用,更重要的是保证所投资对象的安全稳定,这对国民经济发展有着重要意义。工程实践中,常常由于施工措施及施工组织的不合理、施工技术有误等影响抗滑桩的正常施工,甚至危及抗滑桩施工质量和施工人员生命。不同的边坡工程常赋存于不同的工程地质环境中,因此抗滑桩结构的设置与所处的边坡地质环境有着巨大的关系。本文首先对抗滑桩工作性能有重要影响的边坡的稳定性分析方法进行了研究,得出对于具体的边坡地质工程条件,应选择与其相对应的边坡稳定性方法;寻找最危险滑裂面已具有了相当成熟的理论。论文中还对边坡加固和抗滑桩支挡理论现状进行了研究,得出抗滑桩的支挡理论尚存在许多问题;对滑坡推力计算存在的问题、滑坡推力传递机理以及抗滑桩设计参数对其工作性能的影响进行分析研究,并得到了一些有意义的结论。最后将本文理论结合工程实例对具体的抗滑桩工程问题进行计算并对比,得出本文理论公式具有一定的适用价值,相对应的安全系数更为合理;并对抗滑桩施工方法进行了研究。本文重点是第三章和第四章,第三章通过建立土拱模型对滑坡推力在坡体与抗滑桩之间的传递机理进行研究,并推导出抗滑桩合理桩间距的确定、土拱作用范围、抗滑桩受力大小、土拱承载能力大小等一些理论公式;第四章通过分别采用不同的桩身截面尺寸、锚固段长度、锚固段岩体强度和截面形状对抗滑桩的受力性能进行了研究并得出了一些有意义的结论以指导工程实践。论文主要创新点如下： 1.对目前边坡工程中的几种土拱理论进行了分析,认为土拱不仅在抗滑桩桩与桩之间存在,在桩后也存在土拱,在此基础上建立了滑坡推力与抗滑桩相互作用的土拱模型。 2.通过该模型对抗滑桩与滑坡体的相互作用机制进行了研究,提出土拱的作用范围为顺滑坡方向从抗滑桩桩前缘到桩后土拱的拱顶这一距离,并给出了相应的计算公式。 3.推导出土拱形成的条件即临界桩间距的确定的一般性公式,文献[90]中公式只是本文的一个特例,并给与了证明,并指出它只有在土体内摩擦角φ＜30°时,该式才成立。 4.认为滑坡推力在桩后土拱达到承载能力后,才传到桩间土拱,在桩间土拱也达到其极限承载能力时,桩前被动土体抗力才发挥作用。推导出抗滑桩上作用力的大小公式,现有抗滑桩设计滑坡推力计算时所采用的公式只是本文的一个特例。 5.推导出土拱极限承载能力公式。

关键词：抗滑桩滑坡滑坡推力土拱桩间距相互作用极限承载能力

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抗滑桩设计与滑坡治理有限元分析

抗滑桩设计与滑坡治理有限元分析

作者：沈军太原理工大学

学位级别：硕士

滑坡是指构成斜坡的岩土体在重力或其他自然因素作用下沿一定的软弱面作整体、缓慢、间歇向下滑动的现象，是一种相当普遍的自然灾害。由于其出现地域广泛，对人类造成较大的威胁和危害，因此对滑坡的研究成为一项重要的课题。我国对滑... 详细信息

滑坡是指构成斜坡的岩土体在重力或其他自然因素作用下沿一定的软弱面作整体、缓慢、间歇向下滑动的现象，是一种相当普遍的自然灾害。由于其出现地域广泛，对人类造成较大的威胁和危害，因此对滑坡的研究成为一项重要的课题。我国对滑坡灾害的系统研究和治理是从上世纪50年代开始的，滑坡防治的研究在各方面都取得了很大的成就，其中抗滑支挡结构的发展尤其迅速。抗滑桩做为一种抗滑支挡结构物广泛应用于滑坡治理当中，但目前的抗滑桩设计理论不太成熟，许多假设都不同程度回避了桩—土相互作用的全面分析。如地基系数法把土体对桩的作用等复杂因素通过Winkler假定简化成单纯的地基系数作用于桩上。所以这些设计理论本质上都未能彻底解决桩—土相互作用力学机制问题。目前的有限元分析对采用抗滑桩治理后的位移、应变、稳定性的分析很少。本文主要研究了抗滑桩在滑坡治理中的应用和设计方法，介绍了抗滑桩的历史和发展情况并深入探讨了抗滑桩的作用机理、计算参数的选取、设计理论和桩的使用条件等。对一些普遍规律进行了总结并对目前采用的设计方法中存在的问题和设计中应注意的事项提出了一些看法并结合山西离柳焦煤集团新民二矿南山滑坡治理的工程实例进行以下几个方面的研究：一、论述抗滑桩的发展及应用现状及其目前常规计算方法。二、分析滑坡机理及影响边坡稳定的主要因素，对比分析了滑坡治理方法的优缺点。三、对抗滑桩设计各个环节进行优化。四、对抗滑桩进行有限元分析。五、结合工程实例，将理论应用于工程实际中。

关键词：滑坡抗滑桩优化设计土拱桩间距有限元法

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排桩支护的桩侧土压力计算

施工技术 2007年第S1期36卷 386-389页

作者：覃正刚付健军中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

在无粘性土的排桩支护中,从桩间土拱形成机理出发,认为土拱区土体受到等值的法向力作用,在桩间土体自由区和土拱区土体达到极限强度的条件下,得出桩间土拱的拱形参数,拱高和土拱的厚度,同时在考虑土拱区土体强度增加的情况下,结合桩土... 详细信息

在无粘性土的排桩支护中,从桩间土拱形成机理出发,认为土拱区土体受到等值的法向力作用,在桩间土体自由区和土拱区土体达到极限强度的条件下,得出桩间土拱的拱形参数,拱高和土拱的厚度,同时在考虑土拱区土体强度增加的情况下,结合桩土接触面处的土体强度约束条件和几何条件,在确定的桩距和桩径条件下,分析桩侧的土压力,通过求出不同桩径桩距条件下的土压力,从中找出一个最小土压力的桩参数,这个桩参数就是设计的值,其土压力计算结果位于朗肯主动土压力和静止土压力之间,与实际值基本一致。由此确定了桩的参数和土压力大小。

关键词：土拱等值法向力桩侧土压力朗肯主动土压力

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黄土地区抗滑桩合理桩间距的确定方法

西安科技大学学报 2009年第4期29卷 465-469页

作者：南亚林韩晓雷卢坤林信息产业部电子综合勘察研究院陕西西安710054 陕西中电建设工程质量检测有限公司陕西西安710054 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

基于某黄土边坡的力学特性实验结果,通过分析桩间土体的成拱机理及影响因素,考虑土体的成拱能力对抗滑桩间距的影响,建立了合理桩间距的确定原则和桩间距的计算方法。结合工程实例,与常用的抗滑桩间距确定方法进行了分析比较,证明本文... 详细信息

基于某黄土边坡的力学特性实验结果,通过分析桩间土体的成拱机理及影响因素,考虑土体的成拱能力对抗滑桩间距的影响,建立了合理桩间距的确定原则和桩间距的计算方法。结合工程实例,与常用的抗滑桩间距确定方法进行了分析比较,证明本文所得计算公式是可行的。

关键词：黄土地区抗滑桩土拱桩间距

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爱民隧道进口段滑坡整治与抗滑桩布置研究

爱民隧道进口段滑坡整治与抗滑桩布置研究

作者：常罗兰州交通大学

学位级别：硕士

本文依托于牡丹江爱民隧道进口段滑坡治理工程实例,进行了以下方面的研究:第一,选用CX-901F型测斜仪进行实地滑坡面深度测定,使用全站仪观测地表测点的偏距、里程、高程变化以推断滑面深度和滑体体量;第二,对抗滑桩应用于治理滑坡时抗... 详细信息

本文依托于牡丹江爱民隧道进口段滑坡治理工程实例,进行了以下方面的研究:第一,选用CX-901F型测斜仪进行实地滑坡面深度测定,使用全站仪观测地表测点的偏距、里程、高程变化以推断滑面深度和滑体体量;第二,对抗滑桩应用于治理滑坡时抗滑桩在斜坡上的的布置位置、截面尺寸、桩体锚固深度、桩间距等进行计算确定;第三,对矩形人工挖孔桩护壁厚度的计算设计进行优化;第四,对有限差分法软件FLAC3D在滑坡治理中的应用及基于对岩土体粘聚力和内摩擦角进行等系数折减的强度折减法理论进行了阐述和实际应用。得到以下研究成果:第一,牡丹江爱民隧道进口段滑坡在坡脚回填后的测量结果为,滑坡面位置在距地表8.5m内,再根据爱民隧道地质纵断面图可观察到该滑面实际为粉质粘土和砂岩之间的一层1-1.5m厚度深的碎石土层。在对布置的7个测斜孔进行持续测量两个月后大致推算了滑体体积约为1.01×104立方米,滑体地表面积约为202平米,属于小型滑坡,并确定了主滑面剖面图。第二,依据传递系数法计算得牡丹江爱民隧道进口段滑坡主滑面的剩余下滑力P=75.96×103KN/m2,作用于滑面以上抗滑桩的线分布压力q=12.06 KN/m;根据桩体受力情况及现场条件,确定抗滑桩截面尺寸为2.0m×2.5m,设置直线型单排桩,走向与坡体滑动方向垂直;桩体锚固深度取3.2m;桩心间距取6.0m。第三,依据“土拱原理”及朗肯土压力计算方法得挖孔桩在距地表5.4m时便达土压力最大值,经过最大弯矩值公式推导及计算确定矩形人工挖孔桩护壁厚度为20cm。第四,基于FLAC3D的强度折减法是通过不断的增加折减系数来调整岩土体的强度指标c、φ值直至其达到临界破坏来定量边坡的稳定安全系数值的。对文中滑坡在天然工况、坡脚开挖工况、坡脚回填工况及滑坡治理后这四种工况下的滑坡稳定性进行了分析。结果表明,经过设置抗滑桩治理滑坡后,滑坡的位移和塑形贯通区得到控制,稳定性极大提高,治理效果良好。

关键词：滑坡测斜仪抗滑桩土拱 FLAC3D

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空间多排锚拉桩支护设计

空间多排锚拉桩支护设计

作者：孙岩松贵州大学

学位级别：硕士

预应力锚索抗滑桩即在普通抗滑桩的桩顶上或桩身一定位置设置预应力锚索,借助锚索所提供的锚固力和抗滑桩所提供的阻滑力并由两者组成的桩一锚支挡体系共同阻挡滑坡的下滑。因为桩顶增加锚索拉力约束,从而改善了悬臂桩的受力状态,可减... 详细信息

预应力锚索抗滑桩即在普通抗滑桩的桩顶上或桩身一定位置设置预应力锚索,借助锚索所提供的锚固力和抗滑桩所提供的阻滑力并由两者组成的桩一锚支挡体系共同阻挡滑坡的下滑。因为桩顶增加锚索拉力约束,从而改善了悬臂桩的受力状态,可减小截面尺寸及桩置于稳定地层中的锚固长度,因此获得了广泛应用。首先从边坡稳定性分析入手,分析了不同滑动面形式下滑坡推力的计算方法,针对抗滑桩桩——土联合作用的特点,参考文献,提出了土的物理力学参数对土拱效应的影响,以及桩间距和土拱效应的关系公式,可以在设计中参考使用;应用对土拱所做的分析结论,根据双排桩的受力变形特点,指出多排抗滑桩设计时应该考虑推力的分配,结合对土拱的分析,推导了土拱对抗滑桩前后排推力传递的影响:接下来论文就岩土体与锚拉桩的相互作用作了研究,并在大量查阅现有文献,总结了桩后推力分布形式:文章接着具体研究了考虑桩锚协调变形情况下单排锚拉桩的计算方法,总结了计算模型。最后文章选用了贵州某高速公路上一大型边坡作为工程实例,应用FLAC对其进行模拟,得出了多排桩支护时的受力特点,验证了前文中理论探索的合理性。

关键词：滑坡预应力锚索抗滑桩 FLAC3D 土拱

基于ABAQUS的滑坡稳定性研究与抗滑桩优化设计

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基于ABAQUS的滑坡稳定性研究与抗滑桩优化设计

作者：蒙春玲西安建筑科技大学

学位级别：硕士

滑坡是位于地震、火山之后的第三大自然灾害，它对人类工程建设和生命财产带来重大的威胁。我国也是滑坡广泛分布的国家，滑坡几乎遍及各个省区，随着经济建设的高速发展，工程活动日益频繁，遇到的滑坡问题也越来越突出，为了防灾减灾... 详细信息

滑坡是位于地震、火山之后的第三大自然灾害，它对人类工程建设和生命财产带来重大的威胁。我国也是滑坡广泛分布的国家，滑坡几乎遍及各个省区，随着经济建设的高速发展，工程活动日益频繁，遇到的滑坡问题也越来越突出，为了防灾减灾，滑坡治理这项课题日益成为国内外学术界和工程界的研究热点。本文首先介绍了瑞典法、毕肖普法、无限条分法等其它滑坡稳定性评价的方法，然后在前人理论研究的基础上，应用ABAQUS非线性有限元软件和强度折减法对一土质滑坡实例进行稳定性研究，并将有限元分析结果与理论计算结果比较，验证了分析的正确性。在此基础上分别讨论了坡顶荷载的变化与坡脚开挖对滑坡稳定性的影响。同时，应用ABAOUS有限元软件对抗滑桩加固滑坡在桩后形成土拱效应与桩嵌固深度进行模拟，分析了桩间距变化对土拱效应的影响和嵌固深度变化对桩弯矩与剪力的影响。本文在有限元分析的基础上进行数据提取，总结了滑坡滑动破坏评价的方法，提出了通过坡面以下一定位置的位移或塑性应变突变确定滑动面位置的方法，此法克服了极限平衡法无法事先知道滑动面的位置与形状的缺点。同时，提出了通过有限元模拟确定抗滑桩加固边坡合理桩间距与合理嵌固深度的方法。

关键词：滑坡 ABAQUS 有限元稳定性抗滑桩桩间距土拱嵌固深度