基于土拱效应的抗滑桩与土体相互作用研究

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1、分类号：TU410710-2015221027专业硕士学位论文基于土拱效应的抗滑桩与土体相互作用研究王威导师姓名职称张宏光副教授专业学位类别申请学位类别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月17日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学Studyoninteractionmechanismbetweenanti-slidepileandsoilbasedonsoilarcheffectAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangWeiS

2、upervisor：ZhangHongguangChang’anUniversity,Xi’an,China摘要我国是一个多山的国家，山地分布较广，一直是世界上滑坡灾害频发的国家之一。同时，由于工程建设范围不断扩大，对一些地质地形条件较为复杂的地区进行适当改变不可避免，其中诱发的滑坡数量之多不容忽视。目前，在滑坡治理中，抗滑桩以其特有的优点而得到了广泛应用。对于抗滑桩与土体相互作用机理，已有很多学者做了大量的理论分析和实践研究，亦取得了丰富的研究成果，但鉴于桩土相互作用的复杂性，此方面的研究还不够十分成熟，尚未被人们普

3、遍接受。抗滑桩设计在很大程度上依然需要借鉴相似工程的设计或凭借工程技术人员的经验，这难免会给抗滑桩的应用带来不科学性和从业人员的主观臆断性，更有可能因设计不合理而造成严重的滑坡灾害。因此，对桩土相互作用做进一步研究，进而为抗滑桩工程实践提供参考是非常必要的。基于以上综述，本文采用土拱模型受力理论分析、离心模型试验与有限元数值计算相结合的方法，主要研究及成果如下：（1）建立土拱平面力学模型，对桩间土体进行了受力简化和计算，得出拱脚处截面受力最大为最不利控制面；基于Mohr-Coulomb破坏理论对拱脚截面进行受力计算，推

4、导了抗滑桩合理桩间距计算公式。（2）根据推导的桩间距计算公式，讨论公式中的各参数滑坡推力q、黏聚力c、内摩擦角υ、桩侧宽度a、桩背宽度b对桩间距的影响，得出桩间距随滑坡推力q的增大而减小，随土体的抗剪强度参数c、υ及桩的截面尺寸a、b的增大而增大。（3）由离心模型试验所得数据及试验后土体的滑动情况，得出4b、5b、6b桩间距桩后土压力呈抛物线形分布，7b桩间距时为梯形分布。4b、5b、6b桩间距时土拱效应较为明显，根据桩身受到的最大弯矩确定5.6b桩间距较为理想，但考虑到一定的安全储备，建议适当缩小至4b~5b桩间距支

5、档。（4）建立有限元计算模型进一步分析桩间土拱效应，研究得到：土拱效应随抗滑桩截面尺寸、土体抗剪强度参数及接触面粗糙度的增大而增强；桩背宽度及黏聚力对土拱效应的影响度较大，桩侧宽度、内摩擦角及摩擦系数对土拱效应的影响度相对较小，桩后土压力呈抛物线形，土拱效应沿深度方向呈减弱趋势，与前章节的分析相一致。I（5）当桩间距与桩径之比为定值时，增大桩径并不能使土拱效应增强，因此不能过度地追求采用较大的桩径来获得良好的支档效果。关键词：抗滑桩；桩间距；土拱效应；离心模型试验；数值计算IIAbstractChinaisamount

6、ainouscountrywithawiderangeofmountainousareas.Atthesametime,duetothecontinuousexpansionofthescopeofengineeringconstruction,itisinevitabletomakeappropriatechangestosomeareaswithcomplicatedgeologicalandtopographicconditions,amongwhich,thenumberofinducedlandslidesc

7、annotbeignored.Atpresent,anti-slidepilehasbeenwidelyusedinthetreatmentoflandslide.Foranti-slidepileandsoilinteractionmechanism,therehavebeenmanyscholarshavedonealotoftheoreticalanalysisandpracticalresearch,alsohasobtainedtherichresearchachievements,butbecauseoft

8、hecomplexityofthepile-soilinteraction,thisresearchalsoisnotverymature,hasnotbeenwidelyaccepted.Anti-slidepiledesigntoalargeextent,stillneedareferencetosimilarengineer