基于透明土试验的双排抗滑桩桩土作用机理研究

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我国是一个多山国家,一直以来地质灾害频发,滑坡就是其中一种很常见的地质灾害。双排抗滑桩由于具有布置灵活、抗滑效果好等优点被广泛应用于大中型滑坡治理中,但双排抗滑桩的桩土相互作用机理复杂、发展起步较晚,因此目前还有许多问题有待进一步解决,特别是桩间距、排间距等因素对双排抗滑桩桩土作用机理的影响。本文基于近年来逐步成熟的透明土试验技术进行双排抗滑桩室内模型试验,利用透明土便于直观观测土体内部位移场的优势展开研究,同时将数值模拟方法与室内试验结果相互验证,并进一步研究双排抗滑桩发挥作用时土体应力场分布。本文的主要工作及研究成果如下:(1)基于透明土试验技术,设计了双排抗滑桩透明土模型试验系统。利用导轨将竖向堆载力转化为沿滑坡方向的斜向滑坡推力,并将其加载部件与旋钮升降平台相连,不仅方便计算堆载重量与滑坡推力的对应关系,而且可以在定量控制加载大小的同时限制加载速度,保证试验结果的精确性。(2)为研究分级加载过程中后排水平土拱分布位置的发展规律,以桩间距为4倍桩径、排间距为7倍桩径的梅花型双排抗滑桩进行透明土模型试验,试验结果表明:桩间水平土拱位置的发展趋势是由抗滑桩附近逐渐向桩后方向扩展。利用ABAQUS建立与试验尺寸一致的有限元模型,通过数值模拟结果发现荷载增大过程中,后排桩间应力拱的拱高不断增大,试验结果与数值模拟结果相似。(3)为研究排间距变化对桩土相互作用机理的影响,以桩间距为4倍桩径,排间距分别为3倍桩径、5倍桩径和7倍桩径的双排抗滑桩进行试验和数值模拟研究,结果表明:排间距越大,抗滑桩附近区域的土体位移越大,数值模拟结果与试验结果一致,同时数值模拟结果还表明排间距增大后,坡顶位移反而减小,同时后排桩桩后推力增大,前排桩后推力减小。(4)为研究桩间距变化对桩土相互作用机理的影响,以排间距为5倍桩径,桩间距分别为3倍桩径、4倍桩径和5倍桩径的双排抗滑桩进行试验和数值模拟研究,结果表明:桩间距越大,抗滑桩附近土体位移越大,数值模拟结果与试验一致;数值模拟结果还表明,桩间距增大后,后排桩后土拱区域向后扩展。而前排桩土拱区域无明显变化。
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