全埋式抗滑桩的拔出破坏模型试验研究

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我国是个多山国家,随着西南地区的大力开发建设,越来越多的经济活动在山区展开,比如筑路、开矿、修建水坝等,这样就涉及到大量的以滑坡为主的地质灾害问题;另外,随着城市交通工程的大力发展,城市人口密集,用地相当紧张,地下建筑的利用发展,基坑支护工程就显得尤为重要,抗滑桩也日益发挥着巨大的作用。但是,到目前为止抗滑桩的设计理论还不是很完善,使得有时出现较大的浪费现象,有时又埋下不安全隐患,抗滑桩的抗滑机理研究正受到越来越多的重视。抗滑桩按照埋置情况可以分为悬臂式、全埋式与埋入式三种类型,与悬臂式抗滑桩相比较,全埋式与埋入式抗滑桩所受的弯矩小,桩身耗材少,大大改善了桩的受力性能,降低了工程造价,本文的研究主要针对全埋式抗滑桩展开。目前抗滑桩的设计主要依赖行业标准和工程经验,而这些标准和经验所用计算假设过于简化、计算公式复杂、参数取值随意性大,归根结底在于人们对抗滑桩的桩土共同工作机理不清楚造成的。了解抗滑桩的工作状况,评价抗滑桩治理工程的安全性,进行抗滑桩内力监测是解决上述弊端行之有效的手段。论文拟通过对全埋式抗滑桩在拔出破坏形态下的钢筋应变、桩身混凝土应变、抗滑桩的桩顶位移和桩周土压力进行监测,并结合数值模拟对全埋式抗滑桩的受力机理进行研究。本文的主要研究工作如下:①实验研究建立室内全埋式抗滑桩推桩试验模型,布设土压力盒、钢筋应变片、混凝土应变片与百分表,建立多通道滑坡动态测试系统,对桩身应变、位移与土压力进行全方位的动态监测。由抗滑桩钢筋与混凝土应变可以得出,当抗滑桩的锚固深度不够时,桩以刚性转动为主,桩身应变变化不明显。通过桩身曲率与实测土压力积分两种方法对抗滑桩桩身弯矩进行计算,对桩身内力进行分析。②理论分析结合土拱作用原理并根据室内试验的实测数据对桩土共同作用机理进行研究。通过对抗滑桩工作状态各参数进行分析得出:抗滑桩加载点上部两侧都受到一个向上的拉力的作用,使得抗滑桩有拔出破坏的趋势。③数值模拟运用FLAC3D软件对抗滑桩的拔出破坏形式进行模拟,分析桩土之间的共同作用效应,得出滑坡推力的分布图示,并与试验结果进行比对。通过对模型试验的仿真分析可以得出:随着荷载的增加,桩后滑动上涌区有扩大的趋势,桩身受到了周围砂土的一种“拔出”作用。通过对土拱效应及其影响因素进行研究发现,土拱效应具有一定的空间特性。全埋式抗滑桩的拔出破坏机理研究对进一步明确桩土共同作用机理、优化设计、提高工程安全性有一定的指导意义。建议后期研究针对已有工程进行全方位的实时监测,并开发出一套抗滑桩安全性与经济性后评估系统,进一步完善丰富抗滑桩的设计理论。
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