抗滑樁合理樁間距的探討

1、    抗滑樁合理樁間距的探討    張家得+蔣建平摘 要：抗滑樁工程中滑坡推力的分布形式和推力的大小對于抗滑樁的布設(shè)具有重要意義，而在一些實(shí)際工程中，滑坡推力分布形式和大小是無法得到的。本文利用利用強(qiáng)度折減法得到一土坡發(fā)生滑坡時在設(shè)樁處產(chǎn)生的滑坡推力分布形式和推力大小。并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)基于抗滑樁之間的土拱效應(yīng)得到合理的樁間距。關(guān)鍵詞：抗滑樁 強(qiáng)度折減法 滑坡推力 土拱效應(yīng)：tu473.1 ：a ：1672-3791（2014）01（a）-0028-01滑坡是一種多發(fā)且能造成極大危害的斜坡地質(zhì)災(zāi)害，往往伴隨著交通中斷、河道堵塞、廠礦被摧毀和村鎮(zhèn)被掩理，給

2、人們造成巨大損失。因此，有關(guān)滑坡的防治研究一直為世人所關(guān)注。經(jīng)過多年的工程實(shí)踐和理論研究，國內(nèi)外在滑坡防治的各個方面都取得了很大成就，其中支擋抗滑結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)用尤為迅速?？够瑯蹲鳛橐环N支擋抗滑結(jié)構(gòu)物而廣泛應(yīng)用于滑坡及邊坡的穩(wěn)定性治理中?？够瑯哆@種新型支擋結(jié)構(gòu)，由于具有施工方便、速度快、工程量少和投資少等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展較快。國內(nèi)抗滑樁較多地應(yīng)用于鐵路、公路建設(shè)中滑坡治理，并取得了良好的效果。抗滑樁與滑坡體相互作用機(jī)理研究有以下兩個方面。在理論研究方面，tomioito等（1975）根據(jù)塑性變形理論從單排樁角度提出了移動土體產(chǎn)生的極限側(cè)壓力計(jì)算公式。沈珠江（1961，1992）提出，完整的抗滑樁極

3、限設(shè)計(jì)方法應(yīng)當(dāng)包括各種可能的破壞驗(yàn)算，即應(yīng)當(dāng)包括土坡整體滑動驗(yàn)算，土體繞樁滑動驗(yàn)算和毀樁滑動驗(yàn)算。謝和平（2005）提出了考慮接觸面效應(yīng)的兩體力學(xué)模型，并指出二者是一個工程體與地質(zhì)體的組合體。目前，對于抗滑樁與滑坡體的相互作用的主要集中在抗滑樁滑體以上部分與滑體的相互作用。在這個方面主要有兩種不同的觀點(diǎn)，其一主要是基于樁間土體的外力平衡條件，主要代表有潘家錚（1980）提出的抗滑樁樁間距的上限解公式，王士川等（1997）提出的抗滑樁樁間距的下限解公式和王成華（2001）的最大樁間距估算模型；其二主要是考慮了樁后土拱的力學(xué)效應(yīng)，兼顧了土拱的強(qiáng)度條件，主要代表有常保平（1998），周德培等（200

4、4）提出的基于樁后土拱效應(yīng)的樁間距計(jì)算模型。關(guān)于土拱效應(yīng)的起源，要追溯至1884年，英國科學(xué)家羅伯特（roberts）首次發(fā)現(xiàn)了“糧倉效應(yīng)”：糧倉底面所承受的壓力在糧食堆積到一定高度后達(dá)到最大值并保持不變，學(xué)者據(jù)此提出了拱效應(yīng)的概念。太沙基（terzaghi，1943）通過著名的活動門試驗(yàn)證實(shí)了在土力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)也存在同樣的拱效應(yīng)，并將這種荷載從屈服土體轉(zhuǎn)移到臨近剛性邊界的應(yīng)力轉(zhuǎn)移現(xiàn)象稱為土拱效應(yīng)。1 土坡發(fā)生滑坡時滑坡推力的研究抗滑樁樁間距是抗滑樁設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。樁間距設(shè)置的合理可以在抗滑樁之間形成土拱效應(yīng)，抗滑樁和土拱一起抵抗滑坡推力，邊坡的穩(wěn)定。而滑坡推力的分布形式和大小直接影響著抗滑樁間

5、距的求解。對于滑坡推力的分布形式許多學(xué)者做了研究。潘家錚認(rèn)為推力與巖土體變形情況和地基反力系數(shù)規(guī)律有關(guān)；林魯生等認(rèn)為散體構(gòu)成的滑坡推力分布呈三角形分布，巖石滑坡呈矩形分布；國內(nèi)鐵道部第二勘測設(shè)計(jì)院徐良德認(rèn)為無論當(dāng)滑體為黏性土還是松散介質(zhì)，下滑力基本上為三角形，合力的重心在滑動面上0.260.30h（h為滑動面以上樁長）。但這些研究都有一定的局限性，得出的結(jié)論都只適用于自己假設(shè)的土體類型。因此，本文根據(jù)強(qiáng)度折減法，運(yùn)用大型有限元分析軟件abaqus得到土坡發(fā)生滑坡失穩(wěn)時作用于抗滑樁后的滑坡推力分布形式和大小。這里選用文獻(xiàn)1中dawson等分析的一個均質(zhì)土坡作為算例，土坡高為10m，坡角為45&#

6、176;，土坡為均質(zhì)土坡，土體容重為=12.38 kpa，摩擦角=20°。在斜坡中部設(shè)置抗滑樁，樁寬為1 m，高為1 m，樁長6.5 m。運(yùn)用abaqus軟件建模分析，利用強(qiáng)度折減法得到發(fā)生滑坡破壞時的土坡形狀和設(shè)樁處的滑坡推力。從計(jì)算結(jié)果可以看出，滑坡形狀為圓弧形；提取抗滑樁從上到下的水平推力數(shù)據(jù)，根據(jù)提取的數(shù)據(jù)繪圖，發(fā)現(xiàn)水平推力從坡頂至滑坡面近似為三角形分布，根據(jù)滑坡推力分布可以算得樁后單寬滑坡推力p=230.4 kn/m。根據(jù)夏永成2的研究，拱腳并沒有發(fā)生在樁的正截面，而是在兩樁之間的樁側(cè)面，樁后正截面處土的水平推力小于樁間土拱區(qū)域。因此，計(jì)算抗滑樁間距選用根據(jù)樁間土拱效應(yīng)得到

7、的公式進(jìn)行計(jì)算，因此，采用文獻(xiàn)3的基于樁間土拱效應(yīng)的樁間距計(jì)算公式，其中l(wèi)為樁間距；b為樁寬；a為樁高；c為粘聚力；h1為滑面處至坡頂?shù)木嚯x；p為單寬抗滑推力；為摩擦角。經(jīng)計(jì)算得出l為2.2 m。為保證和施工方便取抗滑樁樁間距為2 m。這與實(shí)際工程中該邊坡所采用的樁間距也是2 m，這說明可以采用上述計(jì)算抗滑樁間距的公式來確定樁間距。2 結(jié)語本文的創(chuàng)新點(diǎn)和結(jié)論有以下兩方面。（1）本文運(yùn)用大型有限元分析軟件abaqus，運(yùn)用強(qiáng)度折減法分析邊坡失穩(wěn)時作用于抗滑樁后的土壓力的分布形式和大小，這同以前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定在準(zhǔn)確性上有了改進(jìn)。（2）綜合分析前人對抗滑樁樁間距的研究，本文選用文獻(xiàn)3計(jì)算樁間距的公式，

8、這一結(jié)果與工程實(shí)際選用的樁間距相一致，證明了此公式的合理性。參考文獻(xiàn)1 費(fèi)康，張建偉.abaqus在巖土工程中的應(yīng)用m.北京：中國水利水電出版社，2010.2 夏永成.考慮樁-土相互作用的抗滑樁加固邊坡設(shè)計(jì)方法研究d.大連：大連理工大學(xué)，2006.3 李長冬，唐輝明，等.基于土拱效應(yīng)的改進(jìn)抗滑樁最大樁間距計(jì)算模型j.地質(zhì)科技情報(bào)，2010，29（5）：121-124.4 蔣建平，沈玨.巖土工程中的變剛度協(xié)調(diào)變形和內(nèi)力問題探討j.科技資訊，2012，11：67.5 熊良宵，李天斌.土拱效應(yīng)在抗滑樁中的應(yīng)用j.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2005，25（3）：275-277.endprint摘 要：抗滑樁工

9、程中滑坡推力的分布形式和推力的大小對于抗滑樁的布設(shè)具有重要意義，而在一些實(shí)際工程中，滑坡推力分布形式和大小是無法得到的。本文利用利用強(qiáng)度折減法得到一土坡發(fā)生滑坡時在設(shè)樁處產(chǎn)生的滑坡推力分布形式和推力大小。并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)基于抗滑樁之間的土拱效應(yīng)得到合理的樁間距。關(guān)鍵詞：抗滑樁 強(qiáng)度折減法 滑坡推力 土拱效應(yīng)：tu473.1 ：a ：1672-3791（2014）01（a）-0028-01滑坡是一種多發(fā)且能造成極大危害的斜坡地質(zhì)災(zāi)害，往往伴隨著交通中斷、河道堵塞、廠礦被摧毀和村鎮(zhèn)被掩理，給人們造成巨大損失。因此，有關(guān)滑坡的防治研究一直為世人所關(guān)注。經(jīng)過多年的工程實(shí)踐和理論研究，國內(nèi)外在滑坡防治的

10、各個方面都取得了很大成就，其中支擋抗滑結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)用尤為迅速。抗滑樁作為一種支擋抗滑結(jié)構(gòu)物而廣泛應(yīng)用于滑坡及邊坡的穩(wěn)定性治理中。抗滑樁這種新型支擋結(jié)構(gòu)，由于具有施工方便、速度快、工程量少和投資少等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展較快。國內(nèi)抗滑樁較多地應(yīng)用于鐵路、公路建設(shè)中滑坡治理，并取得了良好的效果?？够瑯杜c滑坡體相互作用機(jī)理研究有以下兩個方面。在理論研究方面，tomioito等（1975）根據(jù)塑性變形理論從單排樁角度提出了移動土體產(chǎn)生的極限側(cè)壓力計(jì)算公式。沈珠江（1961，1992）提出，完整的抗滑樁極限設(shè)計(jì)方法應(yīng)當(dāng)包括各種可能的破壞驗(yàn)算，即應(yīng)當(dāng)包括土坡整體滑動驗(yàn)算，土體繞樁滑動驗(yàn)算和毀樁滑動驗(yàn)算。謝和平（2

11、005）提出了考慮接觸面效應(yīng)的兩體力學(xué)模型，并指出二者是一個工程體與地質(zhì)體的組合體。目前，對于抗滑樁與滑坡體的相互作用的主要集中在抗滑樁滑體以上部分與滑體的相互作用。在這個方面主要有兩種不同的觀點(diǎn)，其一主要是基于樁間土體的外力平衡條件，主要代表有潘家錚（1980）提出的抗滑樁樁間距的上限解公式，王士川等（1997）提出的抗滑樁樁間距的下限解公式和王成華（2001）的最大樁間距估算模型；其二主要是考慮了樁后土拱的力學(xué)效應(yīng)，兼顧了土拱的強(qiáng)度條件，主要代表有常保平（1998），周德培等（2004）提出的基于樁后土拱效應(yīng)的樁間距計(jì)算模型。關(guān)于土拱效應(yīng)的起源，要追溯至1884年，英國科學(xué)家羅伯特（rob

12、erts）首次發(fā)現(xiàn)了“糧倉效應(yīng)”：糧倉底面所承受的壓力在糧食堆積到一定高度后達(dá)到最大值并保持不變，學(xué)者據(jù)此提出了拱效應(yīng)的概念。太沙基（terzaghi，1943）通過著名的活動門試驗(yàn)證實(shí)了在土力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)也存在同樣的拱效應(yīng)，并將這種荷載從屈服土體轉(zhuǎn)移到臨近剛性邊界的應(yīng)力轉(zhuǎn)移現(xiàn)象稱為土拱效應(yīng)。1 土坡發(fā)生滑坡時滑坡推力的研究抗滑樁樁間距是抗滑樁設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。樁間距設(shè)置的合理可以在抗滑樁之間形成土拱效應(yīng)，抗滑樁和土拱一起抵抗滑坡推力，邊坡的穩(wěn)定。而滑坡推力的分布形式和大小直接影響著抗滑樁間距的求解。對于滑坡推力的分布形式許多學(xué)者做了研究。潘家錚認(rèn)為推力與巖土體變形情況和地基反力系數(shù)規(guī)律有關(guān)；林魯

13、生等認(rèn)為散體構(gòu)成的滑坡推力分布呈三角形分布，巖石滑坡呈矩形分布；國內(nèi)鐵道部第二勘測設(shè)計(jì)院徐良德認(rèn)為無論當(dāng)滑體為黏性土還是松散介質(zhì)，下滑力基本上為三角形，合力的重心在滑動面上0.260.30h（h為滑動面以上樁長）。但這些研究都有一定的局限性，得出的結(jié)論都只適用于自己假設(shè)的土體類型。因此，本文根據(jù)強(qiáng)度折減法，運(yùn)用大型有限元分析軟件abaqus得到土坡發(fā)生滑坡失穩(wěn)時作用于抗滑樁后的滑坡推力分布形式和大小。這里選用文獻(xiàn)1中dawson等分析的一個均質(zhì)土坡作為算例，土坡高為10m，坡角為45°，土坡為均質(zhì)土坡，土體容重為=12.38 kpa，摩擦角=20°。在斜坡中部設(shè)置抗滑樁，樁

14、寬為1 m，高為1 m，樁長6.5 m。運(yùn)用abaqus軟件建模分析，利用強(qiáng)度折減法得到發(fā)生滑坡破壞時的土坡形狀和設(shè)樁處的滑坡推力。從計(jì)算結(jié)果可以看出，滑坡形狀為圓弧形；提取抗滑樁從上到下的水平推力數(shù)據(jù)，根據(jù)提取的數(shù)據(jù)繪圖，發(fā)現(xiàn)水平推力從坡頂至滑坡面近似為三角形分布，根據(jù)滑坡推力分布可以算得樁后單寬滑坡推力p=230.4 kn/m。根據(jù)夏永成2的研究，拱腳并沒有發(fā)生在樁的正截面，而是在兩樁之間的樁側(cè)面，樁后正截面處土的水平推力小于樁間土拱區(qū)域。因此，計(jì)算抗滑樁間距選用根據(jù)樁間土拱效應(yīng)得到的公式進(jìn)行計(jì)算，因此，采用文獻(xiàn)3的基于樁間土拱效應(yīng)的樁間距計(jì)算公式，其中l(wèi)為樁間距；b為樁寬；a為樁高；c為

15、粘聚力；h1為滑面處至坡頂?shù)木嚯x；p為單寬抗滑推力；為摩擦角。經(jīng)計(jì)算得出l為2.2 m。為保證和施工方便取抗滑樁樁間距為2 m。這與實(shí)際工程中該邊坡所采用的樁間距也是2 m，這說明可以采用上述計(jì)算抗滑樁間距的公式來確定樁間距。2 結(jié)語本文的創(chuàng)新點(diǎn)和結(jié)論有以下兩方面。（1）本文運(yùn)用大型有限元分析軟件abaqus，運(yùn)用強(qiáng)度折減法分析邊坡失穩(wěn)時作用于抗滑樁后的土壓力的分布形式和大小，這同以前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定在準(zhǔn)確性上有了改進(jìn)。（2）綜合分析前人對抗滑樁樁間距的研究，本文選用文獻(xiàn)3計(jì)算樁間距的公式，這一結(jié)果與工程實(shí)際選用的樁間距相一致，證明了此公式的合理性。參考文獻(xiàn)1 費(fèi)康，張建偉.abaqus在巖土工程

16、中的應(yīng)用m.北京：中國水利水電出版社，2010.2 夏永成.考慮樁-土相互作用的抗滑樁加固邊坡設(shè)計(jì)方法研究d.大連：大連理工大學(xué)，2006.3 李長冬，唐輝明，等.基于土拱效應(yīng)的改進(jìn)抗滑樁最大樁間距計(jì)算模型j.地質(zhì)科技情報(bào)，2010，29（5）：121-124.4 蔣建平，沈玨.巖土工程中的變剛度協(xié)調(diào)變形和內(nèi)力問題探討j.科技資訊，2012，11：67.5 熊良宵，李天斌.土拱效應(yīng)在抗滑樁中的應(yīng)用j.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2005，25（3）：275-277.endprint摘 要：抗滑樁工程中滑坡推力的分布形式和推力的大小對于抗滑樁的布設(shè)具有重要意義，而在一些實(shí)際工程中，滑坡推力分布形式和大小是

17、無法得到的。本文利用利用強(qiáng)度折減法得到一土坡發(fā)生滑坡時在設(shè)樁處產(chǎn)生的滑坡推力分布形式和推力大小。并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)基于抗滑樁之間的土拱效應(yīng)得到合理的樁間距。關(guān)鍵詞：抗滑樁 強(qiáng)度折減法 滑坡推力 土拱效應(yīng)：tu473.1 ：a ：1672-3791（2014）01（a）-0028-01滑坡是一種多發(fā)且能造成極大危害的斜坡地質(zhì)災(zāi)害，往往伴隨著交通中斷、河道堵塞、廠礦被摧毀和村鎮(zhèn)被掩理，給人們造成巨大損失。因此，有關(guān)滑坡的防治研究一直為世人所關(guān)注。經(jīng)過多年的工程實(shí)踐和理論研究，國內(nèi)外在滑坡防治的各個方面都取得了很大成就，其中支擋抗滑結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)用尤為迅速?？够瑯蹲鳛橐环N支擋抗滑結(jié)構(gòu)物而廣泛應(yīng)用于滑坡及

18、邊坡的穩(wěn)定性治理中?？够瑯哆@種新型支擋結(jié)構(gòu)，由于具有施工方便、速度快、工程量少和投資少等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展較快。國內(nèi)抗滑樁較多地應(yīng)用于鐵路、公路建設(shè)中滑坡治理，并取得了良好的效果?？够瑯杜c滑坡體相互作用機(jī)理研究有以下兩個方面。在理論研究方面，tomioito等（1975）根據(jù)塑性變形理論從單排樁角度提出了移動土體產(chǎn)生的極限側(cè)壓力計(jì)算公式。沈珠江（1961，1992）提出，完整的抗滑樁極限設(shè)計(jì)方法應(yīng)當(dāng)包括各種可能的破壞驗(yàn)算，即應(yīng)當(dāng)包括土坡整體滑動驗(yàn)算，土體繞樁滑動驗(yàn)算和毀樁滑動驗(yàn)算。謝和平（2005）提出了考慮接觸面效應(yīng)的兩體力學(xué)模型，并指出二者是一個工程體與地質(zhì)體的組合體。目前，對于抗滑樁與滑坡體

19、的相互作用的主要集中在抗滑樁滑體以上部分與滑體的相互作用。在這個方面主要有兩種不同的觀點(diǎn)，其一主要是基于樁間土體的外力平衡條件，主要代表有潘家錚（1980）提出的抗滑樁樁間距的上限解公式，王士川等（1997）提出的抗滑樁樁間距的下限解公式和王成華（2001）的最大樁間距估算模型；其二主要是考慮了樁后土拱的力學(xué)效應(yīng)，兼顧了土拱的強(qiáng)度條件，主要代表有常保平（1998），周德培等（2004）提出的基于樁后土拱效應(yīng)的樁間距計(jì)算模型。關(guān)于土拱效應(yīng)的起源，要追溯至1884年，英國科學(xué)家羅伯特（roberts）首次發(fā)現(xiàn)了“糧倉效應(yīng)”：糧倉底面所承受的壓力在糧食堆積到一定高度后達(dá)到最大值并保持不變，學(xué)者據(jù)此提

20、出了拱效應(yīng)的概念。太沙基（terzaghi，1943）通過著名的活動門試驗(yàn)證實(shí)了在土力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)也存在同樣的拱效應(yīng)，并將這種荷載從屈服土體轉(zhuǎn)移到臨近剛性邊界的應(yīng)力轉(zhuǎn)移現(xiàn)象稱為土拱效應(yīng)。1 土坡發(fā)生滑坡時滑坡推力的研究抗滑樁樁間距是抗滑樁設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。樁間距設(shè)置的合理可以在抗滑樁之間形成土拱效應(yīng)，抗滑樁和土拱一起抵抗滑坡推力，邊坡的穩(wěn)定。而滑坡推力的分布形式和大小直接影響著抗滑樁間距的求解。對于滑坡推力的分布形式許多學(xué)者做了研究。潘家錚認(rèn)為推力與巖土體變形情況和地基反力系數(shù)規(guī)律有關(guān)；林魯生等認(rèn)為散體構(gòu)成的滑坡推力分布呈三角形分布，巖石滑坡呈矩形分布；國內(nèi)鐵道部第二勘測設(shè)計(jì)院徐良德認(rèn)為無論當(dāng)滑體

21、為黏性土還是松散介質(zhì)，下滑力基本上為三角形，合力的重心在滑動面上0.260.30h（h為滑動面以上樁長）。但這些研究都有一定的局限性，得出的結(jié)論都只適用于自己假設(shè)的土體類型。因此，本文根據(jù)強(qiáng)度折減法，運(yùn)用大型有限元分析軟件abaqus得到土坡發(fā)生滑坡失穩(wěn)時作用于抗滑樁后的滑坡推力分布形式和大小。這里選用文獻(xiàn)1中dawson等分析的一個均質(zhì)土坡作為算例，土坡高為10m，坡角為45°，土坡為均質(zhì)土坡，土體容重為=12.38 kpa，摩擦角=20°。在斜坡中部設(shè)置抗滑樁，樁寬為1 m，高為1 m，樁長6.5 m。運(yùn)用abaqus軟件建模分析，利用強(qiáng)度折減法得到發(fā)生滑坡破壞時的土坡形狀和設(shè)樁處的滑坡推力。從計(jì)算結(jié)果可以看出，滑坡形狀為圓弧形；提取抗滑樁從上到下的水平推力數(shù)據(jù)，根據(jù)提取的數(shù)據(jù)繪圖，發(fā)現(xiàn)水平推力從坡頂至滑坡面近似為三角形分布，根據(jù)滑坡推力分