微型桩群加固边坡的稳定分析及优化设计研究

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微型桩一般是指桩径不大于300mm、长细比大于30、桩长不大于30m的灌注桩。目前,微型桩已经比较多的用于滑坡治理,但是相关的抗滑机理及稳定分析的研究成果较少,严重滞后于工程实践。因此进行微型桩加固边坡的抗滑机理及稳定性的研究是很有必要的。  本文首先从理论上入手,对微型桩加固边坡时的单桩以及平面刚架结构进行了分析,推导了相关公式。之后为了更好的确定有限元计算的安全系数,提出了一种考虑微型桩极限弯曲能力的方法。根据本文计算边坡的情况,对滑床土体采取了不计质量的方法,并在计算时不折减滑床土的强度参数。然后通过有限元软件对不分层的土质边坡中不同的微型桩布置形式进行了模拟及分析,并对微型桩加固分层的土质边坡进行了计算。通过本文研究,主要取得以下结论和成果:  (1)通过地基系数法,得出了单根微型桩加固边时的桩上变位和内力方程;把有桩顶联系梁的微型桩看做刚架结构,根据结构力学的相关知识,提出了平面刚架结构的内力计算方法,同时还对空间刚架的内力分析进行了探讨。  (2)在进行强度折减法计算时,用同时考虑桩上的极限弯矩和计算的收敛性的方法来确定边坡的安全系数。由于边坡的滑床在计算时会发生较大变形,导致计算结果的不正确,提出了不计边坡滑床土质量的方法,并且根据不同折减范围在计算结果上的不同,经过对比分析后采用仅折减滑体和滑带的方法来进行强度折减法计算。通过这样的改进保证了计算结果的准确性。  (3)对于使用不同排数、不同桩间距、不同桩长的微型桩加固均质土坡进行了较为全面的分析。结果表明,随着微型桩排数的增多、桩间距的减小,边坡的安全系数有较大提高。虽然微型桩的长度增加对安全系数影响相对较小,但是对比桩上弯矩可以发现,当桩长增大,各排桩的弯矩值会更加接近,即整个微型桩系统的变形会相对协调。针对工程中较多使用的增加桩顶联系梁和梅花型布置的方法,本文分别作了研究。增加联系梁后,边坡的安全系数出现了较大程度的提高,桩与桩之间的联系更加紧密,共同工作的效果更好。梅花型布置能够较大程度的提高安全系数,不同排数的桩被交叉布置开来,就能够有效的阻挡桩后土体的下滑,相当于间接的减小了桩间距。  (4)针对两种分层的非均质土坡进行了对比分析。结果表明,相比于上部土层的强度,微型桩锚固段所在土层的强度对于边坡的安全系数影响较大。
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