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        抗滑樁與邊坡夾角對(duì)抗滑樁抗滑效果研究

        2017-08-30 17:04:43
        四川水泥 2017年8期
        關(guān)鍵詞:坡角坡坡滑體

        (重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院, 重慶 400074)

        抗滑樁與邊坡夾角對(duì)抗滑樁抗滑效果研究

        胡海波

        (重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院, 重慶 400074)

        基于抗滑樁與邊坡坡面夾角的大小,采取定性分析和數(shù)值模擬的方法對(duì)抗滑樁的抗滑效果開展研究,得出了改變抗滑樁與邊坡坡面的夾角(以下簡(jiǎn)稱樁坡角)以及邊坡坡角均能影響抗滑樁作用效果,當(dāng)樁坡角約為90°時(shí),抗滑樁對(duì)邊坡作用效果最佳,此時(shí)的抗滑樁在土壓力作用下的結(jié)果響應(yīng)最小。

        樁坡角;抗滑樁;邊坡;抗滑效果

        0 引言

        在我國(guó),每年因滑坡造成的經(jīng)濟(jì)損失數(shù)以億計(jì),滑坡災(zāi)害已經(jīng)與洪水、地震災(zāi)害一同被作為全球性三大地質(zhì)災(zāi)害,它們對(duì)人類的生命、財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅。我國(guó)每年用于滑坡處理施工的抗滑樁超過上萬根,單個(gè)抗滑樁就達(dá)數(shù)萬元或十萬元,可見采用抗滑樁治理滑坡是十分普遍且重要的技術(shù)手段,而且工程造價(jià)小則幾十萬,大則上千萬。因此,對(duì)采用抗滑樁治理滑坡的抗滑效果的研究具有十分重要的意義。[1]

        1 Ansys數(shù)值模擬分析

        1.1 模型概況

        選取某滑坡帶的邊坡,簡(jiǎn)化后建立有限元模型如圖1所示。由于邊坡為某一方向無限長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)體,故采用二維模型進(jìn)行分析。邊坡考慮彈性和彈塑性兩種材料,以邊坡滑體沿著X軸方向的最大位移作為衡量抗滑樁對(duì)邊坡作用效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。X軸方向的最大位移越小,說明邊坡的變形越小,抗滑樁作用效果越好。[3]

        輸入模型的參數(shù)如下,A1區(qū)域土體彈性模量為3×106Pa,泊松比為0.24,密度為2700,粘聚力9×105Pa,摩擦角為42°。A2區(qū)域土體彈性模量為2.9×106Pa,泊松比為0.25,密度為2500,粘聚力9×105Pa,摩擦角為40°。A3區(qū)域抗滑樁彈性模量為4×1010Pa,泊松比為0.3。

        圖1 ANSYS模型二維平面圖

        1.2 最佳樁坡角的分析確定

        1.2.1 滑體最大位移與樁坡角、坡角的關(guān)系

        采用ansys建立的邊坡有限元模型,計(jì)算出滑體在不同樁坡角、邊坡坡角時(shí)的最大位移值如表1,由表1繪制圖2。

        表1 滑體最大位移值和坡頂X方向最大位移值

        由圖2可知,在邊坡坡角為40°~80°范圍內(nèi),隨著樁坡角的增大,最大位移值小幅度上升。當(dāng)坡角較大時(shí),樁坡角對(duì)最大位移值的影響較小,可忽略不計(jì)。

        在樁坡角為67.5°~112.5°的范圍內(nèi),隨著坡角的增大,最大位移值隨之增大,而且增長(zhǎng)速率減小。由此,根據(jù)材料力學(xué)和平衡力學(xué)原理可分析得出,邊坡模型符合實(shí)際,可由該模型分析推導(dǎo)其他理論參數(shù)。

        1.2.2 由坡頂X方向最大位移確定最佳樁坡角

        計(jì)算出邊坡坡頂在不同樁坡角、邊坡坡角時(shí)的X方向最大位移值如表1,由表1繪制圖3。

        圖2 滑體最大位移與樁坡角、坡角的關(guān)系圖

        圖3 坡頂X方向最大位移與樁坡角、坡角的關(guān)系圖

        由圖3可知,在邊坡坡角為40°~80°范圍內(nèi),樁坡角在67.5°→90°時(shí),X方向的位移減小;樁坡角在90°→112.5°時(shí),X方向的位移增大。樁坡角約為90°時(shí)X方向的位移最小。因此90°為樁坡角的最佳值,此時(shí)抗滑樁對(duì)邊坡的抗滑作用最大。故可建議實(shí)際工程中,在施工條件滿足時(shí),以90°作為樁坡角的設(shè)計(jì)建議值。

        在樁坡角為67.5°~112.5°范圍內(nèi),邊坡坡角在40°→65°時(shí),X方向的位移顯著增大;邊坡坡角在65°→80°時(shí),X方向的位移顯著減小。造成該現(xiàn)象的原因?yàn)槠陆菫?0°→65°時(shí),滑體自重逐漸增大,重心對(duì)滑動(dòng)面上半部分(斜率較大,接近垂直)作用明顯,使得X方向的位移隨著滑體向下移動(dòng)而增大;邊坡坡角在65°→80°時(shí),滑體自重進(jìn)一步增大,重心對(duì)滑動(dòng)面下半部分(斜率較小,接近水平)作用明顯,使得滑體的作用力更多的作用在接近水平的滑動(dòng)面上,故X方向的位移減小。

        2 結(jié)論

        (1)樁坡角是影響抗滑樁對(duì)邊坡作用效果的重要因素;

        (2)當(dāng)樁坡角約為90°時(shí),此時(shí)抗滑樁對(duì)邊坡作用效果最佳。在施工條件滿足要求時(shí),可采用樁坡角為90°來設(shè)計(jì)抗滑樁;

        (3)不同邊坡坡角下,最佳樁坡角均約為90°。邊坡坡角對(duì)最佳樁坡角影響不明顯。

        [1]年廷凱,徐海洋,劉紅帥.抗滑樁加固邊坡三維數(shù)值分析中的幾個(gè)問題[J].巖土力學(xué),2012,33(8):2521-2526.

        [2]戴自航,徐祥.邊坡抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算的三維有限元法[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2012,31(12):2572-2578.

        [3]張愛軍.擋土樁—土相互作用模型及抗滑樁加固邊坡簡(jiǎn)化計(jì)算方法研究[D].華南理工大學(xué),2013.

        G322

        :B

        1007-6344(2017)08-0323-01

        胡海波(1992-),男,重慶人,碩士在讀研究生,研究方向?yàn)槌鞘械缆泛徒煌üこ淘O(shè)計(jì)理論與養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

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