港口边坡抗滑桩支护功效与优化数值模拟研究
混凝土抗滑桩在边坡支护中的应用
混凝土抗滑桩在边坡支护中的应用引言：边坡是指地质形成的斜坡地形，其稳定性对于保障交通安全和人民生命财产安全至关重要。
而在边坡工程中，混凝土抗滑桩作为一种常用的支护措施，具有抗滑、抗倾覆能力强、施工方便等优点，被广泛应用于边坡支护工程中。
本文将重点介绍混凝土抗滑桩在边坡支护中的应用及其优势。
一、混凝土抗滑桩的定义和特点混凝土抗滑桩，是指通过钻孔、灌注浇筑混凝土等工序，将桩体埋入土中形成的一种支护结构。
混凝土抗滑桩具有以下特点：1. 抗滑性能强：混凝土抗滑桩通过桩身与土体之间的摩擦力和桩身下部的侧阻力来抵抗边坡的滑动力，具有较强的抗滑性能。
2. 抗倾覆能力强：混凝土抗滑桩能够有效地抵抗边坡的倾覆力，保证边坡的稳定性。
3. 施工方便：混凝土抗滑桩的施工过程相对简单，可以根据现场实际情况进行调整，适用于各种地质条件。
二、混凝土抗滑桩在边坡支护中的应用1. 桩身的设计混凝土抗滑桩的桩身设计应根据边坡的高度、土体的性质和荷载要求等因素进行合理确定。
一般情况下，桩身的直径和间距应根据边坡的稳定性要求和土体的承载能力进行综合考虑，确保桩体能够承受边坡的荷载并保持稳定。
2. 灌注混凝土混凝土抗滑桩的关键步骤是灌注混凝土，其质量直接影响着桩体的强度和稳定性。
在灌注混凝土时，应控制好混凝土的配合比、浇筑速度和浇筑厚度等参数，确保混凝土的质量和桩体的完整性。
3. 桩顶连接梁为了增加混凝土抗滑桩的整体稳定性和承载能力，通常在桩顶设置连接梁。
连接梁的设计应考虑到桩体与连接梁之间的连接方式和连接材料的选择，确保连接梁与桩体之间具有足够的刚度和强度。
4. 外部加固为了进一步提高混凝土抗滑桩的抗滑性能和稳定性，可以采用外部加固措施。
常见的外部加固方式包括设置钢筋混凝土面板墙、喷锚和加固土体等。
三、混凝土抗滑桩的优势1. 抗滑性能强：混凝土抗滑桩通过摩擦力和侧阻力来抵抗边坡的滑动力，具有较强的抗滑性能，能够有效地保证边坡的稳定性。
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断推进，土地资源的开发利用面临着越来越大的挑战。
在实际工程中，地质灾害问题日益凸显，特别是在山区地区，边坡滑坡事故频发，给周边的居民和交通带来了严重的威胁。
为了减少和预防这些灾害的发生，抗滑桩加固边坡成为了一种有效的方式。
本文将对抗滑桩加固边坡的稳定性进行分析，并通过确定最优桩位进行优化设计，以期为工程实践提供一定的参考。
1. 抗滑桩加固边坡的原理抗滑桩是一种常见的边坡加固措施，其原理是通过桩的沉入和抵抗土体的推力，来增加边坡的稳定性。
当桩沉入地下后，可以改变土体的内聚力和摩擦力，使得土体的抗滑能力得到提高。
桩还可以将边坡的受力传递到更深的土层，减少边坡的滑动面积，从而增加边坡的稳定性。
在进行抗滑桩加固边坡设计前，首先需要对边坡的稳定性进行分析。
稳定性分析的目的是为了确定边坡在受到外力作用时是否会发生滑动或者倒塌的情况。
常见的稳定性分析方法包括平衡法、极限平衡法和有限元法等。
在进行抗滑桩加固边坡的稳定性分析时，需要考虑以下几个方面的因素：（1）边坡的地质条件：包括土层的性质、倾角和坡面的形状等。
地质条件对边坡的稳定性具有重要的影响，需要充分了解地质情况，确定土体的力学参数。
（2）外力作用：包括边坡上的荷载作用、地震作用、降雨等因素。
外力的大小和方向对边坡的稳定性有较大的影响，需要进行合理的计算和分析。
通过对以上几个方面因素的分析和计算，可以得到边坡的稳定性评价结果。
如果边坡的稳定性不够或者存在一定的隐患，就需要进行抗滑桩加固设计，以增加边坡的稳定性。
3. 最优桩位的确定在进行抗滑桩加固边坡设计时，桩的位置是一个非常重要的因素。
合理的桩位可以有效地增加边坡的稳定性，减少工程成本，提高工程效果。
最优桩位的确定需要考虑以下几个因素：（1）桩的数量和布置：需要根据边坡的实际情况和稳定性分析结果确定桩的数量和布置方式。
合理的桩位可以增加边坡的稳定性，减少工程成本。
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定1. 引言1.1 研究背景在地质灾害频发的情况下，强化对抗滑桩加固边坡的研究和实践将有助于减少损失，确保工程的安全性和持续性。
探索抗滑桩加固边坡的稳定性分析和最优桩位的确定方法，对于提高工程质量、降低工程风险具有重要意义。
通过深入研究抗滑桩在边坡工程中的应用及其稳定性，可以为工程实践提供科学依据和技术支持，为提高边坡工程的安全性和经济性提供参考。
1.2 研究意义抗滑桩加固边坡是边坡工程中常用的一种加固措施，具有较好的效果和可靠性。
其研究意义主要体现在以下几个方面：抗滑桩加固边坡能够有效提高边坡的整体稳定性，减少边坡发生滑坡的风险。
在边坡工程中，滑坡是一种常见的灾害，会对周围环境和设施造成严重的危害。
通过研究抗滑桩在边坡工程中的应用及稳定性分析方法，可以帮助工程师更好地设计和施工，确保工程的安全性和可靠性。
研究抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定方法，可以为工程实践提供科学依据和技术支持。
通过深入理解抗滑桩的基本原理和适用条件，结合稳定性分析方法和最优桩位的确定方法，可以有效指导工程设计和实施过程，提高工程质量和效益。
研究抗滑桩加固边坡的稳定性具有重要的理论和实践意义，对于提高工程质量、保障施工安全和降低工程风险具有积极的促进作用。
未来的研究工作还需进一步深入探讨抗滑桩在不同地质和工程条件下的适用性和优化方法，为工程实践提供更有效的技术支撑。
1.3 研究目的研究目的主要是通过对抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定进行研究，探讨如何提高边坡的稳定性，并为工程实践提供指导和参考。
具体包括以下几个方面：1. 分析抗滑桩在边坡加固中的作用机理，了解其对边坡稳定性的影响；2. 探讨不同稳定性分析方法在抗滑桩加固边坡工程中的适用性和局限性，为工程实践提供参考；3. 确定最优桩位的方法和技术，以提高抗滑桩的加固效果，并减少工程成本和风险；4. 通过案例分析，验证稳定性分析方法和最优桩位确定方法的有效性，为后续类似工程提供借鉴和经验。
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定抗滑桩加固边坡是一种常用的边坡加固方式，它能够有效地提高边坡的稳定性，减小滑坡的风险，保护人们的生命和财产安全。
随着抗滑桩技术的不断发展，如何确定最优桩位成为了工程师们面临的一个重要问题。
本文将针对抗滑桩加固边坡的稳定性进行分析，探讨最优桩位的确定方法，为相关工程提供指导。
一、抗滑桩加固边坡的稳定性分析1.1 边坡稳定性分析原理边坡的稳定性分析是指在受到外力作用时，边坡内部的土体能够保持平衡状态，不出现滑动、倾斜或垮塌的能力。
对于岩土工程而言，稳定性分析是必不可少的工作之一。
常用的分析方法有平衡法、极限平衡法、有限元法等。
1.2 抗滑桩对边坡稳定性的影响抗滑桩是一种通过承载力和摩擦力来增加边坡稳定性的结构形式。
在地下水位较高的情况下，抗滑桩可以有效减小边坡的倾斜度，提高边坡的整体稳定性。
抗滑桩的设置还可以增加边坡的抗滑性能，提高其承载力。
抗滑桩在边坡工程中有着重要的应用价值。
1.3 稳定性分析的相关参数在进行边坡稳定性分析时，需要考虑的参数有土体的强度、地下水位、边坡的倾斜角度、边坡的高度、存在的荷载等。
这些参数对边坡稳定性有着重要的影响，需要进行综合考虑。
二、最优桩位的确定方法2.1 经验法根据工程经验和类似工程的实际情况，可以确定一些常用的最优桩位。
在地质条件相似的地区，可以借鉴已有工程的抗滑桩设置方案，根据经验确定最优桩位。
2.2 数值模拟法利用数值模拟软件，构建边坡结构和抗滑桩结构的模型，通过对不同桩位和桩长的数值模拟分析，可以得出边坡在不同桩位下的稳定性指标，从而确定最优桩位。
2.3 地质勘察法通过对边坡地质条件、地下水位等进行详细勘察，结合地质工程勘察数据，根据现场实际情况确定最优桩位。
在现场进行抗滑桩加固边坡的实地试验，通过对不同桩位的实地试验，观测边坡稳定性指标的变化，确定最优桩位。
三、结语抗滑桩加固边坡在现代岩土工程中具有着重要的应用价值，但是如何确定最优桩位一直是一个较为复杂的问题。
基于三维有限元法的边坡抗滑桩设计优化研究
基于三维有限元法的边坡抗滑桩设计优化研究摘要：本文旨在研究基于三维有限元法的边坡抗滑桩设计优化问题。
首先，介绍了边坡滑坡事故的危害和抗滑桩的作用，为研究背景提供了背景。
接着，介绍了有限元法的基本原理和三维有限元法的特点，为后续研究提供了理论依据。
在此基础上，详细阐述了边坡模型的建立、边界条件和材料参数的确定，以及三维有限元法的应用过程。
最后，总结了研究结果，指出了研究不足之处，并提出了未来研究方向。
一、边坡滑坡事故的危害和抗滑桩的作用边坡滑坡事故是指山体在重力作用下沿着软弱面发生滑动的一种地质灾害，常常伴随着严重的经济损失和人员伤亡。
抗滑桩是一种用于防止边坡滑坡的工程结构，其作用是通过锚固的方式将桩体与边坡土体相结合，形成一个整体结构，从而提高边坡的稳定性。
二、有限元法的基本原理和三维有限元法的特点有限元法是一种数值计算方法，可用于求解各种工程问题。
其基本思想是将一个连续体离散为一个或多个有限大小的单元，然后通过求解每个单元的平衡方程来得到整个连续体的解。
三维有限元法是在二维有限元法的基础上发展而来的，其不仅可以处理平面问题，还可以处理空间问题，具有更高的精度和更广泛的应用范围。
三、边坡模型的建立、边界条件和材料参数的确定本研究选用一个长方体形状的边坡模型，其大小为10m×10m×5m。
模型底部施加一个大小为10kN的均布荷载，模拟地面载荷。
模型四周施加约束条件，以保证模型在三个方向上的自由度被限制。
在模型内部选取若干个节点，通过三维有限元软件进行建模和分析。
在材料参数的确定方面，本研究选用混凝土和土体的混合材料作为桩体材料，其物理力学参数如下：混凝土强度为C30，弹性模量为20GPa，泊松比为0.2；土体弹性模量为10GPa，泊松比为0.3。
边坡土体的物理力学参数如下：重度为19.0kN/m，粘聚力为10kPa，内摩擦角为30°。
四、三维有限元法的应用过程本研究采用三维有限元软件进行建模和分析。
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定边坡是指自然地形或人工填土形成的坡面，具有一定的高度和坡度。
边坡的稳定性是指在一定荷载作用下，边坡不发生滑动、倾覆或破坏的能力。
由于地质条件、土壤性质、降雨等因素的不同，边坡容易受到外力的影响而失去稳定性，从而导致山体滑坡、坡面塌陷等灾害发生。
为了增强边坡的稳定性，常常采用抗滑桩进行加固。
抗滑桩是指通过灌注桩、打钢管桩、钢筋混凝土顶灌桩等方法，在边坡内部构筑垂直于坡面的桩体，提高边坡的整体抗滑性能。
下面将介绍抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定。
对于边坡的稳定性分析，通常采用稳定分析方法。
常见的稳定分析方法有切片法、平衡法、双曲线法等。
切片法适用于均匀、连续边坡；平衡法适用于非均匀、分块边坡；双曲线法适用于影响因素较多的边坡。
这些方法在分析边坡稳定性时，一般需要根据实际情况考虑边坡的几何形状、土体性质、边坡荷载及地下水影响等因素，综合进行评估。
然后，确定最优桩位时，需要综合考虑边坡的稳定性及经济性。
在确定桩位时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 边坡的力学性质：包括边坡的土壤类型、土体的强度特征、边坡的坡度和高度等。
这些因素对边坡的稳定性有直接影响，需要在桩位选择中加以考虑。
2. 抗滑桩的工作原理：抗滑桩通过提供剪切强度和摩擦力来抵抗边坡的滑动。
在确定桩位时，需要选择对应于边坡条件的适当类型和数量的抗滑桩。
一般来说，边坡越高、土壤越松软，需要的抗滑桩数量就越多。
3. 经济投入：确定桩位时，还需要考虑投入与效益的平衡。
需要综合考虑抗滑桩的施工工艺、材料成本和维护成本等因素，选择经济合理的桩位。
在确定最优桩位时，一般还需要进行数字模拟和现场试验等工作，验证设计的合理性和准确性。
通过不断优化桩位，提高边坡的稳定性，减少抗滑桩的数量和成本，达到最优设计效果。
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定是一个复杂的工程问题，需要综合考虑多种因素，并通过实际工程验证来进行优化和调整。
h型抗滑桩边坡治理工程数值模拟研究
ｈ型抗滑桩边坡治理工程数值模拟研究崔跃飞摘㊀要:文章主要采用数值模拟的方法对ｈ型抗滑桩进行分析研究ꎬ结果表明该结构前后排桩结构具有高效协同工作的能力ꎮ与理论计算值相比ꎬ数值模拟结果接近工程实际情况ꎮ最后对工程中ｈ型抗滑桩进行位移及变形监测ꎬ监测数据表明桩体结构处于稳定状态ꎬ且监测结果与数值模拟结果具有较高的吻合ꎬ说明ｈ型抗滑桩在该工程中的治理效果显著ꎮ关键词:ｈ型抗滑桩ꎻ数值模拟ꎻ变形监测一㊁工程概况及处治方案(一)工程概况山西岢临高速公路某大桥处于黄土河谷岸坡地貌区ꎬ采用分幅设计ꎬ桥梁全长３６０ｍꎬ上部结构为９ˑ４０ｍ预应力钢筋混凝土连续Ｔ梁ꎬ下部结构为矩形墩身ꎬ基础采用直径１.２ｍ的灌注桩ꎮ由于受持续特大暴雨影响ꎬ大桥一侧桥台锥形护坡垮塌ꎬ桥台桩基础外露形成临空面ꎬ外露桩基长度达１５ｍꎬ桩基外露导致其侧向受力不均衡ꎬ进而引发桩基倾斜承载力下降ꎬ甚至桩基倒塌ꎮ桥台处于黄土陡坡上ꎬ下端发育有 Ｕ 型冲沟ꎬ沟内有季节性流水ꎬ垮塌后剩余坡体坡脚受沟谷河流进一步冲蚀作用ꎬ使得整个坡体处于欠稳定状态ꎮ目前桥梁多处出现裂缝ꎬ大桥的运营安全受到严重威胁ꎮ(二)处治方案桥址区为典型的黄土高原地貌ꎬ地层从上到下主要由第四系粉土及三叠系泥质砂岩组成ꎮ粉土中夹杂少量黏性土及钙质结核ꎮ泥质砂岩为强风化类型ꎬ厚层状构造ꎮ斜坡相对高差较大ꎬ高达５０ｍꎬ属于典型的高边坡处治工程ꎮ该不良地质工程治理措施关键在于稳定桥台隐患坡体和修复外露桩基两方面ꎮ支挡方案选择了ｈ型桩结构ꎬｈ型桩不仅能够 收坡 与 固脚 ꎬ而且能承受较大的滑坡推力ꎮ对于黏聚力为主的滑坡体(比如硬塑黏土㊁土夹石等)ꎬ滑体变形呈现整体均匀向下蠕动ꎬ其滑坡推力可近似为矩形分布ꎮ研究区ｈ型抗滑桩桩后的滑体为填筑的密实灰土(熟石灰与黏土以３ʒ７的形式混合)ꎬ呈硬塑状态ꎬ因此滑坡推力考虑为矩形分布ꎬ按传递系数法进行计算ꎬ最终确定设计参数:ｈ型抗滑桩为Ｃ３０钢筋混凝土结构ꎮｈ型抗滑桩几何参数:后排桩长４２ｍ(阻滑段２７ｍꎬ悬臂段１３ｍꎬ锚固段１５ｍ)ꎬ前排桩桩长２７ｍ(阻滑段１２ｍꎬ锚固段１５ｍ)ꎬ两榀桩桩距６.５ｍꎬ前后排桩排距１０.５ｍꎻ桩的截面尺寸ａˑｂ＝２.５ｍˑ３ｍꎬ横梁截面为２.５ｍˑ２.５ｍꎮ二㊁数值模拟(一)模型建立建立研究区ｈ型抗滑桩概化模型ꎬ运用ＣＯＭＳＯＬＭｕｌ－ｔｉｐｈｙｓｉｃｓ有限元数值模拟软件进行数值计算ꎬ对工程案例进行系统分析ꎮ模拟计算时ꎬ选用弹塑性本构关系ꎬ坡体遵循Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ准则ꎬ滑面服从Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服准则ꎻ桩 土和桩 滑床的摩擦系数分别设定为０.１９和０.５ꎮ假设坡体㊁滑面㊁泥质砂岩为均匀㊁弹性各向同性连续介质ꎻ计算边界条件为:底部边界采用固定约束ꎻ前后㊁左右边界分别施加ｘ和ｙ方向水平约束ꎻ坡体表面为自由边界ꎻ初始应力为坡体自重ꎮ(二)ｈ型抗滑桩受力分析为ｈ型抗滑桩剪应力分布特征ꎬ前㊁后排桩桩身与系梁交接处㊁连系梁及锚固段顶部附近均出现了显著的应力集中现象ꎬ属于薄弱构造部位ꎬ在设计中应适当注意配筋验算和结构优化ꎮ结构中最大剪应力约为１.５ＭＰａꎬ出现在锚固段顶部附近ꎮ还显示相同高度上的前后排桩桩身应力分布规律基本相同ꎮ将ｈ型抗滑桩前㊁后排桩桩身水平位移数据提取ꎬ并绘制曲线ꎬ桩身侧向位移量随距桩顶距离的增大逐渐减小ꎬ但减小速率逐渐变缓ꎮ前㊁后桩桩顶水平位移分别为１４.８ｍｍ和４８ｍｍꎬ结构变形小ꎬ表明ｈ型抗滑桩结构整体体系具有强大的抗变形的能力ꎮ对比发现ꎬ相同高度水平上的前后排桩桩身最大位移差相差很小ꎬ仅为２.２ｍｍꎬ和相同高度上前后排桩桩身应力分布规律基本相同特征吻合ꎬ因此ｈ型抗滑桩具有的前后排桩结构具有高效协同工作的能力ꎮ三㊁变形监测通过在ｈ型抗滑桩后排桩内预埋测斜管ꎬ采用测斜仪获取桩身的侧向位移数据ꎮ通过分析监测数据获得抗滑桩的工作状态ꎬ评价ｈ抗滑桩结构的抗滑效果ꎮ２０１７年９月２１日成桩ꎬ养护１４ｄ后ꎬ桩后开始填土施工ꎬ对填土施工全过程及施工完毕后一段时间进行变形监测ꎬ采集桩身侧向位移直至变形位移稳定ꎮ选取一根典型桩的侧向位移监测数据进行分析ꎮ从桩顶至桩底４２ｍ处ꎬ每间隔２ｍ采集一组侧向位移值ꎬ从采集到的数据来看ꎬ随着距桩顶的距离的增大ꎬ桩身的侧向位移逐由桩顶处侧向位移５０.９ｍｍ逐步减小至０.３ｍｍꎬ桩身在锚固段顶部与基岩接触部位基本没有产生位移ꎬ监测数据表明该桩工作状态良好ꎮ２０１７年１０月２０日填土完成ꎬ桥台锥形护坡修整完成ꎬ此时桩顶最大累计位移量达３１ｍｍꎮ之后对抗滑桩进行为期２年的变形监测ꎬ结果表明ꎬ至２０１８年１０月份桩顶最大累计位移量增加到５１.６ｍｍꎬ此后到２０１９年１０月份相当长时间内桩顶位移量不再增加ꎬ说明ｈ型抗滑桩在本工程中的治理效果显著ꎮ四㊁结语结合典型工程实例ꎬ对采用数值模拟的方法对ｈ型抗滑桩设计参数进行研究ꎬ得到如下结论:数值模拟得到的ｈ型桩结构受力特性ꎬ表明该结构前后排桩结构具有高效协同工作的能力ꎮ与理论计算值相比ꎬ数值模拟结果更能真实表达工程实际情况ꎮｈ型抗滑桩变形监测数据与数值模拟数据具有较高的吻合ꎮ监测数据表明ꎬ桩体结构处于稳定状态ꎬ说明ｈ型抗滑桩在本工程中的治理效果显著ꎮ参考文献:[１]李洋ꎬ李元松ꎬ王亚军.ｈ型抗滑桩的受力特性及优化设计[Ｊ].武汉工程大学学报ꎬ２０１６ꎬ３８(２):１７３－１７７. [２]苗贵华.ｈ型桩板墙在不稳定斜坡中应用研究[Ｊ].路工程ꎬ２０１９(２):６０－６４.[３]欧明喜.ｈ型抗滑桩力学机理及其工程应用研究[Ｄ].重庆:重庆大学ꎬ２０１２.作者简介:崔跃飞ꎬ新疆交通规划勘察设计研究院ꎮ０３１。
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定
抗滑桩加固边坡的稳定性分析及最优桩位的确定抗滑桩是一种常用的边坡加固措施，可以有效提高边坡的稳定性和抗滑能力。
对于抗滑桩的加固效果和最优桩位的确定，需要进行稳定性分析和桩位设计。
下面将对其进行详细介绍。
首先是抗滑桩加固边坡的稳定性分析。
稳定性分析是确定边坡的稳定性状况，包括判断边坡的抗滑安全系数和确定抗滑桩的设计参数等。
常用的稳定性分析方法包括平衡法和极限平衡法。
平衡法是通过比较边坡的抗滑力和滑动力的大小来判断边坡的稳定性。
抗滑力是指由于抗滑桩作用而提供的抗滑阻力，滑动力是指边坡产生的滑移力。
如果抗滑力大于滑动力，则边坡稳定，反之则不稳定。
极限平衡法是一种更精确的稳定性分析方法。
它基于边坡的平衡状态推导边坡的极限稳定状态，确定边坡的抗滑安全系数。
通过比较边坡的强度和荷载大小，以及滑动因子、稳定系数等参数，可以计算得到边坡的抗滑安全系数。
当抗滑安全系数大于1时，边坡稳定。
其次是最优桩位的确定。
最优桩位的选择可以通过稳定性分析和经验总结来确定。
一般可按照以下步骤进行最优桩位的确定：1. 确定工程地质条件，包括边坡的土层类型、坡度、坡高等参数。
2. 进行稳定性分析，确定边坡的抗滑安全系数。
3. 根据边坡的稳定性要求，确定最低的抗滑安全系数值。
4. 考虑桩位的布置方案，包括桩间距、桩长等参数。
5. 利用数值模型或经验法进行桩土相互作用分析，计算不同桩位下的边坡的抗滑安全系数。
6. 比较不同桩位下的抗滑安全系数，选择抗滑安全系数最高的桩位作为最优桩位。
7. 进一步优化桩位，考虑施工和经济性因素，确定最终的最优桩位。
还需要考虑抗滑桩的选材和施工要求。
抗滑桩一般选择钢筋混凝土桩或钢管桩，施工时需要注意桩身的垂直度和水平度，确保桩身的垂直和水平度满足设计要求。
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河南工程学院学报 ( 自然科学版 ) 表 1 典型港口边坡数值模拟计算参数 Tab . 1
构筑物 或土层
3
2009 年
围选取 x 方向为 0~ 83 m, y 方向为 0~ 204 m, z方 向为 0~ 95 m. 在高程 130 m 处设有一排抗滑桩 , 桩 长为 5 . 5 m, 桩径 1 . 2 m; 在高程 175 m 处设置一道 挡土墙 . 沿港口边坡 表面选取了 9 个监测点 ( 如图 2) , 用来监测在不同时期该处 的位移变化情况 变化情况.
.
2 模型的建立及其数值分析
2 . 1 计算模型方案 典型港口计算模型的建立 如图 1、 2. 根据港区 的工程地质条件和港口支护结构情况 , 计算模型范
收稿日期 : 2009- 05- 25 作者简介 : 胡 愈 ( 1977- ) , 男 , 河南许昌人 , 讲师, 硕士 , 主要从事结构工程和岩土工程的教学与研究 .
14 200 0 . 25 9 466 . 67 5 680
2 . 3 数值模拟计算结果分析 典型港口边 坡的数 值模拟 计算 结果如 图 3 、4 所示.
三峡水库正常蓄水期库水位随汛期进行调节 , 每年经历从 175 m 回落至 145 m 的过程; 水位反复 升降、 库水位的大幅变化 , 导致岸坡岩 土体物理力 学性质恶化 , 岸坡内产生较大动水压力 (渗透力 ) 等 作用, 必将引起新一轮港口码头的岸坡稳定和环境 问题. 港口岸坡失稳和滑坡将产生巨大的经济损失 和人员伤亡 . 因此 , 在三峡大坝修建期和完工后 , 必 须对港口的岸坡稳定进行必要的研究 并提出相应 的处理措施 , 以保证港口功能的可靠性. 2 . 2 计算参数的选取 对于典型港口边 坡数值模拟计算 参数的选取 如表 1 所示 .
[ 1- 3]
层: 人 工 填 土层 ( m lQ ) 、 冲 洪积 层 ( a l Q )、 冲积层 ( apl Q )、 残坡积层 ( edlQ ); 下伏基岩为三 叠系中统 巴东组第三段灰岩、 泥质灰岩 ( T2b ) . 港区及周边基 岩露头未见大规模、 贯穿性的构造结 构面, 但 构造 裂隙十分发育并岩体破碎 . 岩层产生 较多褶曲 , 产 状变化相当大 . 根据 中国地震动参数区划图 ! ( GB 18306- 2001) , 场地所在区域地震基本烈度属 V I度 区. 港区场地整体稳 定, 水库蓄 水后会产生局 部变 形, 不影响整个港区的稳定性 . 水库蓄水后, 松散堆 积物库区岸存在再造问题. 地下水主要由大气降水 补给 , 向长江排泄, 水位随着库水位的张落而变化 . 纵观该港区 自然边坡稳定 性, 地 表高程 165 m 以下段 , 存有 两处基 岩面较 陡, 即 156 ~ 165 m 及 122~ 131 m 处, 坡度约 23 和 30 . 研究区内岩石构 造裂隙发育, 岩体破 碎且局部构造复 杂性, 使 岩层 产生较多褶曲, 产状 变化相当大 . 斜坡覆盖层 天然 状态下无地下水, 但 在三峡水库蓄水 后, 该两 段边 坡均处于水淹没状态, 在水的长期浸泡及软化作用 下, 不排除沿岩面局部滑动的可能
[ 5]
Param eter of B ai m a slop e ∀ s num erica l si m u lation
密度 弹性 泊松 体积 剪切 粘聚力 内摩 c 抗拉
模量 E 比 ( kg /m ) ( M Pa)
模量 K 模量 G ( M Pa)
擦角 强度 ! t ( M Pa)
.
# ∃ % &
(1 . 河南工程学院 土木工程系 , 河南 郑州 451191 ; 2 . 北京工业大学 建工学院 , 北京 100022)
摘 要 : 抗滑桩是一种重要的支挡结构 , 被 广泛地应用在边坡的加固工程当中 . 通过 对三峡库区 奉节某港 口边坡工 程地质条件的分析 , 采用 FLA C3D 计算软件对 其进行 了数值 模拟 , 分析了 边坡的 位移变 化规律 和桩体 内力 的变化规律 , 并通过改变抗滑桩的 桩长 、 桩径以及 桩的位 置三种 条件 , 分析边 坡的稳 定性以 及桩身 的内力 变化情况 , 从而对抗滑桩支护功效 进行了系统的研究 , 得出了建设性的结论 . 关键词 : 抗滑桩 ; 支挡结构 ; FLA C3D 数值模拟 ; 优化 中图分类号 : TU 47 文献标识码 : A 文章编号 : 1674- 330X ( 2009) 03- 0001- 05
第 21 卷 第 3 期 2009 年 9 月
河南工程学院学报 ( 自然科学版 ) JOURNA L O F HENAN I N ST ITUTE OF ENG I N EER I NG
V o l 21, N o 3 Sep . 2009
港口边坡抗滑桩支护功效与优化数值模拟研究
胡 愈 , 姚爱军
1 2
∋ 4∋
河南工程学院学报 ( 自然科学版 )
2009 年
图 9 和图 10 表示的是不同桩长对边坡的稳定 性变形的影响变化曲线图 .
3 . 3 桩位的优化研究 图 13 和图 14 表示的是将桩的位置整体移到高 程 145 m 处 , 桩长按照 6 m、 10 m、 14 m、 18 m、 22 m、 26 m、 30 m、 40 m 和 50 m 九种不同的长度时, 边坡 抗滑桩内力值监测曲线图. 由图中看出, 桩整体移 到高程 145 m 后, 随着桩长的增加 , 桩端的剪力值有 明显提高 , 桩长 50 m 时剪力值最大, 达到 120 kN, 由图 9 和图 10 可以看出, 总体上说 , 随着桩长 的增加 , 边坡各点处的水平位移和竖向位移均有不 同程度的减小, 以第 8 、 9 监测点变化最为明显, 表明 边坡上缘挡土墙后变形减小得最快. 桩长 30 m 以上 变形值已经很小 , 达到 50 m 后各处变 形值更加接 近 . 由此看来 , 随着桩长的增长, 对边坡的支护效果 也发挥了效果, 起到了减小边坡变形的作用. 3 . 2 桩径的优化研究 图 11 表示的是在高程 130 m 桩位处 , 桩直径分 别为 0 . 8 m、 1 . 0 m、 1. 2 m、 1 . 4 m 和 1. 6 m, 桩长取 30 m的情况下所计算的桩身的剪力曲线图 . 由图中 曲线的分布可以 看出, 随着 桩径增大 , 桩身所受剪 力值逐渐增大 , 但是总体上 剪力值还是偏 小, 不超 过 5 kN, 基本上桩未起到作用; 图 12 表示的是在相 同情况下所计算的桩身弯矩曲线图. 从图中可以看 出 , 桩身所受弯矩值非常小, 分布比较均匀 , 表明抗 滑桩在这种条件下也未能起到支护边坡的效果 . 其余桩长的剪力最大值不超过 50 k N; 桩 的弯矩图 显示在桩长为 50 m 时桩顶部和中部弯矩较大 , 但整 体值均非常小, 可以 近似认为没有作 用力. 结 合前 述剪力值 , 可以得出结论 , 桩身整体移位到高程 145 m 后, 只有当桩长在 40~ 50 m 才能产生很有限的作 用, 桩长低于 40 m 的仍然没有起到相应的作用 . 纵观这三种优化方式, 在高程 130 m 处, 桩长从 6 m 一直增加到 30 m, 虽然已经深入到强风化泥岩 内, 但并未起到作用, 桩身所受内力值非常小, 几乎 平均分布于整个桩长. 只有将桩长变为 50 m 后才能 产生剪力和弯矩 , 抗滑桩起到了 相应的抗滑作用 , 但对于设计施工来说却带来了麻烦 . 桩径从 0 . 8m 到 1 . 6 m也未起到相应的效果. 将桩位置整体移到 高程 145 m 后效果也不好 , 即使桩长增加到 50 m, 也未能产生很好的抗滑效 果. 因此 , 可以认为 该边 坡滑裂面非常深, 滑 裂面滑弧应该非 常大, 普 通的 桩长根本无法嵌固到滑裂面以下.
3 港口边坡抗滑桩设计参数优化研究
港口支挡结构的 设计参数必然对 边坡的稳定 性产生影响 , 为了优化该港 口支挡结构 , 在改变抗 滑桩的桩长、 桩径大小以 及桩的位置三 种条件下 , 研究边坡的稳定性以及桩身的内力变化情况. 3 . 1 桩长的优化研究 图 5 表示的是在选择不同桩长情况下桩身所受 到的剪力监测曲 线. 由图 中可以看出 , 桩长在 0 ~ 30 m, 桩身所受到的剪力值 均很小, 最 大也不超过 5 kN; 图 6 表示的是在不同桩长条件下的桩身所受 弯矩监测曲线图 , 由图中的曲线分布以及数值可以 看出, 桩身所受弯矩值极其 微小, 桩两 端所受弯矩 值几乎相等 且接近于 0 . 因此 , 可以认为 抗滑桩在 30 m以内桩身并未产生作用力, 未起到应有的支护 作用. 究其原因, 极有 可能是滑坡滑裂 面并未通过 下端或是滑裂面太深 , 桩长无法满足要求 .
上述计算结果表明, 只有在桩长达到 50 m 左
图 5 不同桩长的剪力值图 F ig. 5 Th e p ile ∀ s sh ear ing force of d ifferent length s
右, 桩端嵌固在潜在 滑面以下一定深 度, 桩身 所受 内力才明显增大, 桩体才明显地起到了支挡作用 .
[ 4] 3
. 本研究就
三峡库区港口的岸坡稳定性进行数值模拟 , 并对边
1 工程地质条件
研究区属于构造剥蚀低山丘陵地貌, 地势北高南 低, 地形由上、 下游南北轴向两条冲沟、 东西向两级平 台及缓坡陡坡共同组成. 沿江大道后山坡为陡坡, 坡 度约 33 ; 前 山坡为 缓坡, 坡度约 15 , 斜坡 宽度 约 200 m, 高程 126~ 186 m 之间, 高差 60 m 左右, 上下 宽度基本一致. 港区近下部高程 130 m 左右的一级平 台, 西宽东窄; 前缘平台高程 100~ 120 m 之间, 沿江 展布 . 场区西侧 冲沟由 NW 30 转 向近南, 沟底宽 约 20 m. 东侧冲沟沟底上游窄下游宽, 坡度上陡下缓, 由 NW 30 左右转向 S W 10 方向直达长江. 港区岩土自上而下分为六层, 第四系地层分四
( M Pa) ( M Pa)