舒天白 任偉中 符貴軍 高開(kāi)豐 張基鵬

(1.紹興文理學(xué)院 土木工程學(xué)院，浙江 紹興 312000；2.中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，湖北 武漢 430071)

0 引言

我國(guó)地形分布西高東低，呈現(xiàn)三級(jí)梯狀，中西部地區(qū)多山，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了隱患.科學(xué)高效地治理邊坡滑坡等問(wèn)題成為很多科研人員研究的重點(diǎn).姚燕明等[1]就微型樁基擋土墻的抗滑穩(wěn)定性方面進(jìn)行了離心試驗(yàn)?zāi)M研究，得出微型樁對(duì)軟土地基有較好的抗滑阻流穩(wěn)定作用的結(jié)論；賴鵬暉[2]利用數(shù)值軟件對(duì)不同加筋土擋墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變形和加固機(jī)理進(jìn)行了對(duì)比；張智超等[3]對(duì)微型樁與加筋土擋墻的工作機(jī)制進(jìn)行了檢驗(yàn)探討，并對(duì)微型樁加固前后加筋土擋墻在多級(jí)附加荷載下的靜力響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比研究；張智超等[4]就加筋土擋墻的變形特性展開(kāi)研究，對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析；王祥任等[5]探討了微型樁的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式和樁與地基的承載力的計(jì)算，并在某工程實(shí)例中探討了微型樁擋墻的優(yōu)化方案；瞿永等[6]基于對(duì)微型樁的研究，歸納出微型樁擋墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，并在工程實(shí)際中驗(yàn)證了方案的可行性；唐曉松等[7]運(yùn)用有限元強(qiáng)度折減法搜索滑動(dòng)面得到安全系數(shù)，討論了加筋土筋帶間距、筋帶長(zhǎng)度和筋-土界面的摩擦系數(shù)等因素的影響，對(duì)加筋土抗滑樁擋墻的支擋結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了優(yōu)化；何思明等[8]對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索抗滑擋墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，并與抗滑樁方案進(jìn)行了對(duì)比；鄭俊杰等[9]基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)某高速高填方樁基擋墻建立數(shù)值模型，提出樁基擋墻極限狀態(tài)的確定方法，分析了填土重度、內(nèi)摩擦角和樁間距等對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響；劉煥存等[10]對(duì)北京某順層巖質(zhì)滑坡設(shè)置擋墻組合結(jié)構(gòu)，并對(duì)方案進(jìn)行比選.綜上所述，前人對(duì)樁—墻各類(lèi)型式的組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了很多理論和實(shí)驗(yàn)上的研究，并取得了許多值得參考的經(jīng)驗(yàn)，但是對(duì)于工程中應(yīng)用較為廣泛的抗滑擋墻結(jié)構(gòu)缺少系統(tǒng)的研究.鑒于此，本文在根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立三維抗滑擋墻邊坡數(shù)值模型，就設(shè)樁參數(shù)變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究.

強(qiáng)度折減法[11]是ABAQUS數(shù)值軟件在邊坡穩(wěn)定性分析中運(yùn)用的理論基礎(chǔ)，該法通過(guò)將坡體的黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ同時(shí)除以一個(gè)折減系數(shù)FS，得到一組新的ct、φt值后作為新的材料參數(shù)輸入，再次進(jìn)行試算，當(dāng)體系內(nèi)的最大不平衡力與內(nèi)力的比值R小于10-5時(shí)計(jì)算中止，邊坡達(dá)到極限平衡狀態(tài)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的Fs即為邊坡的安全系數(shù)，文中以坡腳位移曲線拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Fs為邊坡安全系數(shù).

本文通過(guò)把模型計(jì)算結(jié)果輸出繪制成圖，分析邊坡的塑性區(qū)分布、最大塑性應(yīng)變、邊坡整體位移、擋墻頂部至底部的位移曲線、樁身的水平位移及邊坡安全系數(shù)六大方面的數(shù)據(jù)，對(duì)抗滑擋墻結(jié)構(gòu)的參數(shù)選用進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).

1 建立計(jì)算模型

首先建立僅有擋墻作用時(shí)的邊坡模型.使用ABAQUS數(shù)值模擬軟件建立分析模型.圖1為邊坡計(jì)算模型，邊坡和擋墻模型寬2 m，邊坡底面長(zhǎng)30 m，地基土高10 m；上部滑體為碎石土，高10 m，頂部長(zhǎng)14 m，模型上部為某高速公路；擋土墻模型尺寸為上底面長(zhǎng)3 m，下底面長(zhǎng)6 m，高度為9 m的直角梯形；鋼軌樁長(zhǎng)10 m.因?yàn)槭歉呕哪Ｐ?，故輸出的結(jié)果數(shù)值僅用做比較，具體計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1.

圖1 邊坡計(jì)算模型

表1 計(jì)算參數(shù)

模型中材料采用Mohr-Coulomb模型模擬，樁與擋墻采用線彈性理論模型模擬.擋墻與滑體之間的切向摩擦系數(shù)為0.55，法向接觸采用“硬接觸”.邊界條件：對(duì)邊坡?lián)鯄?cè)面以y方向的約束，對(duì)邊坡?lián)鯄Φ那昂髠?cè)以x方向的約束，對(duì)邊坡底部以三個(gè)方向的約束，并對(duì)模型整體施加向下的重力.邊坡模型以C3D8四面體為單元網(wǎng)格形狀，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化劃分，劃分后的模型如圖2所示.首先對(duì)邊坡模型進(jìn)行地應(yīng)力平衡，再進(jìn)行強(qiáng)度折減的運(yùn)算.

圖2 邊坡模型

圖3中不難看出在沒(méi)有布樁的情況下，塑性區(qū)是貫通的.圖4是擋墻水平位移隨擋墻高度的變化曲線.由圖中的擋墻位移隨高度的變化曲線得到擋墻頂部位移超過(guò)7.1 mm，擋墻底部位移為6.2 mm，且曲線呈現(xiàn)線性特征，經(jīng)分析得無(wú)樁時(shí)邊坡的安全系數(shù)0.69，邊坡處不穩(wěn)定狀態(tài).

圖3 邊坡塑性區(qū)

圖4 無(wú)樁時(shí)的擋墻隨其高度的位移量

1.1 設(shè)樁位置α變化對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響

設(shè)樁位置的不同會(huì)對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，在此小節(jié)中，樁徑均為0.5 m，樁在擋墻和地基土內(nèi)長(zhǎng)度均為5 m.設(shè)置三組樁位參數(shù)，分別建立樁距擋墻直角邊底部3 m、2 m和1 m時(shí)的模型，如下圖5(a)-5(c)所示，邊坡整體的位移圖如圖6(a)-6(c)所示，塑性區(qū)分布圖如下圖7(a)-7(c)所示，樁的水平位移圖如下圖8(a)-8(c)所示，從擋墻頂部到底部的位移曲線圖如圖9，安全系數(shù)折線圖如圖10所示，在邊坡上選取與擋墻上部接觸位置為分析點(diǎn)，擋墻選取其左上部點(diǎn)為分析點(diǎn)，以下同上.在ABAQUS中對(duì)數(shù)據(jù)提取，并羅列在表2中.

表2 設(shè)樁位置α不同時(shí)關(guān)鍵數(shù)據(jù)對(duì)比表

從云圖和表2中可以看出，當(dāng)有抗滑樁布設(shè)時(shí)，相關(guān)位移明顯減小.圖7(a)中的塑性區(qū)相比僅擋墻作用下沒(méi)有貫通，最大塑性應(yīng)變?yōu)?.42×10-3， 遠(yuǎn)小于無(wú)樁時(shí)的最大塑性應(yīng)變3.7×10-3，這是因?yàn)榭够瑩鯄Y(jié)構(gòu)的共同作用提供了更大的抗滑力.圖6(a)中邊坡整體位移為1.75 mm，圖8(a)中樁的上部發(fā)生了水平方向上1.04 mm的位移量，這些位移是上部滑體的作用體現(xiàn).

(a)α=3m (b)α=2 m (c)α=1 m

(a)α=3 m (b)α=2 m (c)α=1 m

(a)α=3 m (b)α=2 m (c)α=1 m

(a)α=3 m (b)α=2 m (c)α=1 m

圖9 設(shè)樁位置α不同時(shí)抗滑擋墻結(jié)構(gòu)體系的擋墻水平位移隨高度關(guān)系曲線圖

圖10 設(shè)樁位置與邊坡安全系數(shù)之間的關(guān)系

當(dāng)設(shè)樁位置α=2 m時(shí)，從上圖7(b)塑性區(qū)分布結(jié)果中可以看到，塑性區(qū)同樣沒(méi)有貫通，此時(shí)的最大塑性應(yīng)變?yōu)?.39×10-3，略小于在α=3 m時(shí)的1.42×10-3，初步判斷此處加固效果優(yōu)于α=3 m.進(jìn)一步分析，α=2 m中邊坡的最大位移為1.63 mm，小于α=3 m中邊坡的最大位移，α=2 m樁的水平位移為0.974 mm，也小于α=3 m時(shí)1.04 mm的位移，也可說(shuō)明上述判斷是正確的.

當(dāng)設(shè)樁位置在最左側(cè)，也就是距離擋墻直角邊α=1 m位置時(shí)，從邊坡位移圖6(c)上看，最大位移基本分布在貼近擋墻左側(cè)的地方，數(shù)值大小為0.26 mm，不僅遠(yuǎn)小于α=2 m的位移，也小于α=3 m時(shí)的位移，初步推測(cè)此處因樁距離滑動(dòng)土體最近，與擋墻結(jié)合具備更好的抗滑能力.從塑性分布圖7(c)中可以明顯看出此時(shí)的塑性區(qū)相比α=2 m,α=3 m時(shí)有更小的范圍，最大塑性應(yīng)變?yōu)?.85×10-4，同樣遠(yuǎn)小于以上兩種情況.圖8(c)樁在水平方向的位移圖可知最大水平位移為0.132 mm，也遠(yuǎn)小于α=2 m,α=3 m的情況.

當(dāng)設(shè)樁位置α在距擋墻直角邊3 m、2 m和1 m時(shí)，邊坡中選取的分析點(diǎn)在x方向位移分別為1.19 mm、1.12 mm和0.17 mm.

為了更明顯地看出擋墻的位移，下面將上述三種設(shè)樁位置下的擋墻位移曲線圖繪制出來(lái).

圖9中的三條線段分別代表的是設(shè)樁位置分別為α=1 m,α=2 m,α=3 m三種情況下?lián)鯄﹄S高度的位移變化，其數(shù)值大小在很大程度上能反映出邊坡的穩(wěn)定性.圖中可以看到，α=3 m時(shí)的擋墻位移量最大，最大位移超過(guò)1.4 mm，最小位移也大于α=2 m時(shí)的最小位移，結(jié)合上述邊坡位移和樁的水平位移可以說(shuō)明當(dāng)抗滑樁布設(shè)在此位置時(shí)邊坡整體的穩(wěn)定性最差.設(shè)樁位置在α=2 m時(shí)的擋墻水平位移是小于α=3 m情況下的，結(jié)合上述兩類(lèi)位移，可以驗(yàn)證初步結(jié)論推斷的正確性，設(shè)樁位置α= 1 m時(shí)，擋墻的位移曲線顯示的位移量最小，結(jié)合上面兩組位移，可以得出在α=1 m位置布樁時(shí)邊坡穩(wěn)定性最好.

設(shè)樁位置與邊坡安全系數(shù)的關(guān)系如圖10所示：①設(shè)樁位置逐漸靠近擋墻直角邊下底面時(shí)，邊坡的安全系數(shù)呈現(xiàn)逐步增大的趨勢(shì).②設(shè)樁位置在3 m和2 m之間布設(shè)對(duì)邊坡的安全系數(shù)影響不大，當(dāng)設(shè)樁位置在2 m和1 m之間時(shí)，邊坡安全系數(shù)明顯增大，設(shè)樁位置在1 m處時(shí)邊坡的安全性最高.

1.2 樁徑大小對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響

樁徑b的大小也會(huì)對(duì)邊坡的穩(wěn)定產(chǎn)生影響，半徑越大意味著樁材的用料和樁的成本越大.為研究樁徑大小對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響，分別建立了三組數(shù)值模型，第一組樁徑為0.5 m，第二組樁徑為0.4 m，第三組樁徑為0.3 m，三組模型里設(shè)樁位置α=3 m并且擋墻和地基內(nèi)樁長(zhǎng)均為5 m，其他參數(shù)不變.分別在ABAQUS軟件中輸出邊坡的整體位移圖(圖11(a)-11(c))、樁的水平位移圖(圖12(a)-12(c))和邊坡塑性應(yīng)變圖(圖13(a)-13(c))，表3為關(guān)鍵數(shù)據(jù)對(duì)比表.

表3 樁徑b不同時(shí)關(guān)鍵數(shù)據(jù)對(duì)比表

由云圖和表3可以看出，圖11(a)中當(dāng)樁徑b=0.5 m時(shí)邊坡整體最大位移為1.75 mm，圖11(b)中當(dāng)樁徑b=0.4 m時(shí)邊坡整體最大位移是1.78 mm，圖11(c)當(dāng)樁徑b=0.3 m時(shí)邊坡整體最大位移量是1.95 mm，即隨著樁徑的減小，邊坡整體位移是增大的；與圖12中樁的水平位移同樣一致，圖12(a)中當(dāng)樁徑b=0.5 m時(shí)樁的最大水平位移為0.97 mm，圖12(b)中當(dāng)樁徑b=0.4 m時(shí)樁的最大水平位移為1.08 mm，圖12(c)中當(dāng)樁徑b=0.3 m時(shí)樁的最大水平位移為1.25 mm，即樁的水平位移隨樁徑b的減小也是逐漸增大的.圖13(a)-13(c)分別為樁徑b不同時(shí)邊坡的塑性區(qū)分布，從塑性圖中看，b=0.3 m時(shí)的塑性區(qū)較為貫通，結(jié)合以上分析，也可得出此時(shí)邊坡的穩(wěn)定性最差.

(a)b=0.5 m (b)b=0.4 m (c)b=0.3 m

(a)b=0.5 m (b)b=0.4 m (c)b=0.3 m

(a)b=0.5 m (b)b=0.4 m (c)b=0.3 m

對(duì)邊坡中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行位移分析，當(dāng)樁徑b=0.5 m、0.4 m和0.3 m時(shí)，位移大小分別為1.19 mm、1.21 mm和1.37 mm.

為了更加清楚地分析樁徑b的變化對(duì)邊坡穩(wěn)定影響程度的大小，通過(guò)ABAQUS軟件導(dǎo)出了擋墻隨高度變化的位移曲線，如下圖14所示.

圖14 樁徑b不同時(shí)抗滑擋墻結(jié)構(gòu)體系的擋墻水平位移隨高度關(guān)系曲線圖

從擋墻位移曲線圖中可看出，當(dāng)樁徑b=0.5 m時(shí)，擋墻的位移在0.5 mm～1.35 mm間；當(dāng)樁徑b=0.4 m時(shí)，擋墻的位移在0.6 mm～1.45 mm間；當(dāng)樁徑b=0.3 m時(shí)，擋墻位移增大許多，在0.8 mm～1.62 mm間，即樁徑b越小，擋墻位移越大，和圖9中設(shè)樁位置α不同所引起的擋墻位移變化比要小些，說(shuō)明邊坡的穩(wěn)定實(shí)際上受設(shè)樁位置α的影響更多.所以工程中如采用類(lèi)似的抗滑擋墻加固邊坡時(shí)，可在控制造價(jià)和節(jié)省樁材的情況下，盡可能使樁布設(shè)在靠近梯形擋墻直角的位置.

樁徑b與邊坡安全系數(shù)關(guān)系如圖15所示：①邊坡的安全系數(shù)隨著樁徑b的增大而增大.②樁徑b由0.4 m到0.5 m之間安全系數(shù)相差不大，在控制鋼材用料和造價(jià)的前提下，可優(yōu)先選用0.4 m樁徑的鋼軌樁.

圖15 樁徑b與邊坡安全系數(shù)的關(guān)系

1.3 擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響

此小節(jié)主要討論擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)變化對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響，通常擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)不同會(huì)影響邊坡穩(wěn)定，而對(duì)于抗滑擋墻結(jié)構(gòu)的研究總體是偏少的，對(duì)樁在擋墻和地基土內(nèi)錨固深度這一因素的思考和研究更為少見(jiàn).為此建立了兩組模型，兩組模型中樁的長(zhǎng)度均為10 m，設(shè)樁位置α在距擋墻直角底邊2 m處，樁徑取0.5 m，其他參數(shù)保持不變.第一組模型中擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)為3 m，地基土內(nèi)樁長(zhǎng)為7 m；第二組模型中擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)為7 m，地基土內(nèi)樁長(zhǎng)為3 m.并在ABAQUS軟件中對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行輸出，如圖16(a)-16(d)、17(a)-17(d)中所示.邊坡模型運(yùn)算后，分別得到擋墻內(nèi)不同樁長(zhǎng)時(shí)邊坡坡內(nèi)的塑性應(yīng)變、邊坡的變形位移以及擋墻的變形位移情況，并將數(shù)據(jù)整理列于表4中.

(a)模型 (b)邊坡位移

(c)樁x位移 (d)塑性區(qū)

(a)模型 (b) 邊坡位移

(c)樁x位移 (d)塑性區(qū)

表4 擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h不同時(shí)關(guān)鍵數(shù)據(jù)對(duì)比表

從云圖和表4中可看出，擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h=3 m和h=7 m時(shí)邊坡的最大位移均產(chǎn)生在滑體上部且靠近擋墻，h=3 m時(shí)邊坡內(nèi)最大位移為2 mm，大于h=7 m時(shí)邊坡內(nèi)的最大位移1.7 mm.從樁的位移圖上看到，h=3 m和h=7 m時(shí)樁的最大水平位移均發(fā)生在頂部，h=3 m時(shí)大小為0.94 mm，后者大小為1.2 mm.從樁受力上看，擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h=7 m較h=3 m更長(zhǎng)，受到更多的水平推力，產(chǎn)生更大的水平位移.擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h=3 m時(shí)和h=7 m時(shí)的塑性區(qū)較為接近，擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h=5 m時(shí)邊坡整體最大位移為1.63 mm，與h=7 m時(shí)接近.

由表4知，當(dāng)擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h=3 m、5 m和7 m時(shí)，邊坡關(guān)鍵點(diǎn)的水平位移分別為1.37 mm、1.12 mm和1.16 mm，故h=3 m時(shí)邊坡穩(wěn)定性最差，h=5 m與h=7 m時(shí)邊坡穩(wěn)定性最好.

圖18為三種情況下，擋墻隨高度變化的水平位移圖.擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h=3 m時(shí)，擋墻最大位移為1.65 mm，擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h=7 m時(shí)，擋墻最大位移為1.42 mm，大小和擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h=5 m時(shí)位移較為接近.所以，當(dāng)擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)大于地基土?xí)r，對(duì)擋墻位移影響不大.

圖18 h=3 m、5 m和7 m時(shí)擋墻隨高度的水平位移圖

擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h與邊坡安全系數(shù)的關(guān)系如圖19所示：①隨著擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)的增大，邊坡的安全系數(shù)也隨之增大.②在擋墻內(nèi)樁深h=3 m至5 m時(shí)，邊坡安全系數(shù)增加明顯，當(dāng)h=5 m至7 m時(shí)，邊坡安全系數(shù)變化較小.

圖19 擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)h與安全系數(shù)的關(guān)系

1.4 樁身混凝土標(biāo)號(hào)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

為研究鋼軌樁與混凝土樁對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響，分別設(shè)置了C25、C30、C40和C50四種不同標(biāo)號(hào)的混凝土樁，樁徑b=0.4 m，擋墻和地基中樁深均為5 m，設(shè)樁位置α在距擋墻直角底邊3 m處.通過(guò)查閱參數(shù)，并轉(zhuǎn)化成ABAQUS通用單位，如表5所示.

表5 樁身混凝土標(biāo)號(hào)計(jì)算參數(shù)

不同樁身混凝土標(biāo)號(hào)下的抗滑擋墻結(jié)構(gòu)的邊坡塑性區(qū)如圖20(a)-20(d)， 邊坡整體位移如圖21(a)-21(d)，樁在水平方向上的位移圖如圖22(a)-22(d)，擋墻頂部到底部的位移曲線如圖23.

(a)C25塑性區(qū) (b)C30塑性區(qū)

(c)C40塑性區(qū) (d)C50塑性區(qū)

將運(yùn)算后得到的坡內(nèi)塑性應(yīng)變值，邊坡的變形位移和擋墻的變形位移量，分別整理后列在表6中.表6中可得如下信息：①當(dāng)樁身混凝土標(biāo)號(hào)為C25時(shí)，最大塑性應(yīng)變?yōu)?.38×10-3，樁身標(biāo)號(hào)C30時(shí)值為2.35×10-3，樁身標(biāo)號(hào)C40時(shí)值為2.33×10-3，樁身標(biāo)號(hào)C50時(shí)值為2.30×10-3，隨著樁身混凝土標(biāo)號(hào)的提高，邊坡的最大塑性應(yīng)變逐漸降低；②邊坡的最大整體位移分別為2.21 mm、2.19 mm、2.18 mm和2.17 mm，同樣呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；③樁的水平位移也隨樁身混凝土標(biāo)號(hào)的增大而減少.

(a)C25位移圖 (b)C30位移圖

(c)C40位移圖 (d)C50位移圖

(a)C25樁x位移圖 (b)C30樁x位移

(c)C40樁x位移 (d)C50樁x位移

表6 不同樁身混凝土標(biāo)號(hào)時(shí)關(guān)鍵數(shù)據(jù)對(duì)比表

對(duì)邊坡中關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行位移分析，當(dāng)樁身混凝土標(biāo)號(hào)為C25～C50時(shí)，點(diǎn)位的位移分別為1.52 mm、1.51 mm、1.50 mm和1.48 mm.

圖23為不同樁身混凝土標(biāo)號(hào)下樁對(duì)擋墻水平位移的影響.樁身混凝土標(biāo)號(hào)越高，擋墻的水平位移越小.同時(shí)，不同樁身混凝土標(biāo)號(hào)對(duì)邊坡的整體影響有限.

圖23 不同樁身混凝土標(biāo)號(hào)下?lián)鯄捻敳康降撞康奈灰魄€

圖24為不同樁身混凝土標(biāo)號(hào)與邊坡安全系數(shù)的關(guān)系，可看出邊坡的安全性逐步增加，同時(shí)安全系數(shù)較為接近.

圖24 不同樁身混凝土標(biāo)號(hào)與邊坡安全系數(shù)關(guān)系

2 結(jié)論

通過(guò)控制變量的方法，對(duì)建立的抗滑擋墻邊坡模型進(jìn)行數(shù)值模擬，可以得出如下結(jié)論：

(1)在抗滑樁與擋墻的共同作用下，其中抗滑樁發(fā)揮更大的作用，大大減小邊坡失穩(wěn)和破壞的可能性，邊坡安全系數(shù)顯著增加.

(2)抗滑擋墻中樁徑b的改變對(duì)邊坡的穩(wěn)定性有顯著影響，樁徑b越大，邊坡的變形和位移越小，邊坡的安全性也越高.在模型中邊坡與擋墻寬2 m，樁徑b為0.4 m時(shí)可在最大限度節(jié)省造價(jià)的前提下使邊坡獲得較好的穩(wěn)定性.

(3)當(dāng)抗滑樁的加固位置接近擋墻直角邊時(shí)，擋墻和邊坡塑性區(qū)會(huì)大大地減小，當(dāng)設(shè)樁位置位于距擋墻直角下底面1/6～1/3處時(shí)，邊坡的安全系數(shù)最高，穩(wěn)定性最好.

(4)當(dāng)擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)越長(zhǎng)，抗滑擋墻對(duì)邊坡的抗滑效果也越好，當(dāng)擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)減小時(shí)，邊坡的整體位移相應(yīng)增大，安全系數(shù)減小.經(jīng)研究，當(dāng)擋墻內(nèi)樁長(zhǎng)在5 m～7 m，即1/2～7/10總樁長(zhǎng)下，邊坡的安全系數(shù)最高，穩(wěn)定性最好.

(5)樁身混凝土標(biāo)號(hào)越大，擋墻的位移越小，邊坡的安全性越高，同時(shí)安全系數(shù)較為接近.通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，混凝土樁在抗滑擋墻結(jié)構(gòu)中對(duì)邊坡的抗滑效果不如鋼軌樁.工程中可根據(jù)實(shí)際造價(jià)預(yù)算和對(duì)邊坡穩(wěn)定性的要求選用鋼軌樁或混凝土樁，如采用混凝土樁，建議選用C25型.