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中国是世界上滑坡地质灾害最为严重的国家之一。自20世纪80年代以来,随着社会经济迅速发展带来对自然灾害的影响,滑坡地质灾害呈逐年加重的趋势。面临严重的滑坡地质灾害,其滑坡防治新技术有待进一步研究。本文结合国家科技支撑计划项目《白龙江流域滑坡泥石流工程防治技术研究与示范》,开展了滑坡防治新技术方面的研究。通过现场实地勘查以及对现有结构形式分析与总结的基础上,提出了“品”字型抗滑桩结构形式,将其应用于舟曲锁儿头滑坡治理工程中,并对抗滑桩结构受力进行了现场监测,针对此新型抗滑结构形式进行了全面系统地理论分析与数值模拟研究,完成的工作和取得的成果如下: (1)提出了基于土拱理论的桩间距改进求解计算方法。将原计算模型中土拱拱脚由桩身或者桩侧面摩阻力提供改进为桩身和桩侧面共同来提供,并且推导了在此联合土拱拱脚计算模型下在桩身部位处桩间土的破裂角。改进求解方法后使得其受力更加明确,符合实际受力过程,丰富了合理桩间距的求解理论。 (2)通过研究和分析桩间土破坏工程实例,在改进之后的土拱拱脚计算模型基础上,采用对数螺旋面法确定桩间土滑动面位置及其深度以此来确定桩间土拱的矢高,改变了以往研究中认为土拱矢高为常量的观点;利用土拱理论确定了桩间净距以期指导抗滑桩结构设计。分析了滑坡推力、黏聚力、桩身截面宽度和高度四个因素对桩间净距的影响并得出了影响规律。因此本文的计算方法对以往只考虑以桩身或桩侧面摩阻力为土拱拱脚下求解桩间距理论有了补充,弥补了以往认为桩间土拱矢高随桩埋深的增加而不变的不足。 (3)研究了“品”字型抗滑桩的受力机理及适用范围;利用位移土压力计算模型,在采用双参数法确定水平地基影响系数的基础上,分析了后排桩、桩间土及前排桩三者之间滑坡推力传递过程,并分析求解后排桩和桩间土的受力及位移的计算模型,利用Boussinesq解,提出了前排桩剩余滑坡推力的计算公式,建立了桩身挠曲线微分方程并采用差分法对其求解,将该计算方法采用MATLAB软件编程,可供设计参考。最后采用此计算方法对工程实例进行分析,其结果与监测数据相互吻合,验证了本文提出的理论和计算方法的正确性和可靠性。 (4)利用滑动面将“品”字型抗滑桩分为两部分。滑动面之上受荷段采用空间结构受力分析方法建立了计算模型;滑动面之下嵌固段采用弹性地基梁中的“m”法建立了计算模型。通过此计算模型得到的桩身弯矩与现场监测桩身弯矩数值基本吻合,其弯矩的总体趋势一致,滑动面位置处桩身正弯矩最大,在桩顶部位前排桩弯矩比后排桩的弯矩大,进一步验证了此新型结构的合理性。 (5)以锁儿头滑坡工程为背景,采用岩土工程有限差分软件 FLAC3D建立计算模型,在计算模型中滑动面采用接触面单元来实现,抗滑桩采用桩单元来模拟,以梁单元来模拟桩顶连系梁。通过对模型施加重力,计算了前后排桩桩身弯矩值和水平位移;分析了黏聚力、内摩擦角和土体重度岩土力学参数和排距、桩间距、桩身直径设计参数的变化对前后排桩桩身内力和变形的影响发展规律,其得到的发展规律与本文所建立的理论计算模型结果基本一致,验证了本文理论计算模型的正确性。 (6)为了进一步验证此新型“品”字型抗滑桩结构的合理性,依托锁儿头滑坡治理工程,通过对桩身布置钢筋应力计和混凝土应变计,对其一榀抗滑桩桩身受力进行了现场监测,其监测数据采用无线采集系统传输。由监测数据可知,桩顶连梁的设置可有效地约束前后排桩在桩顶部位的受力和变形,但具有一定的约束影响深度,超过此深度限值之后无明显影响;通过对桩身弯矩值分析可知后排桩①和②弯矩值均大于前排桩,两根后排桩桩身弯矩值也并非相等,即产生了扭转变形,使其更好地发挥了结构的空间抗滑特性。将“品”字型抗滑桩监测和数值分析所得桩身弯矩与单桩监测桩身弯矩进行了对比,单桩桩身弯矩均比“品”字型抗滑桩桩身弯矩大。