抗滑桩设计推力和桩间距的计算方法及失效预警研究

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1、分类号:TU410710-2014026001博士学位论文抗滑桩设计推力和桩间距的计算方法及失效预警研究李焕焕导师姓名职称倪万魁教授申请学位类别博士学科专业名称岩土工程论文提交日期2018年5月22日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学Studyonthecalculationmethodofdesignthrustandpilespacingandthefailurewarningoftheanti-slidepileADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：LiHuanhuanSupervisor：P

2、rof.NiWankuiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要我国是世界上地质灾害最严重的国家之一，而陕西省由于地形地貌特殊，陕南、陕北在不同的自然条件下，发育了典型的秦巴山地和黄土地貌，属于地质灾害的高发区和易发区。据不完全调查统计，陕西省高速公路在建设期间约出现200余处有明显失稳迹象的滑坡，虽均采取了以抗滑桩支挡为主的工程治理措施，但部分经治理处置后的滑坡活动现象仍时有发生，对道路的安全运营和人民的生命财产构成了巨大威胁。因此，开展滑坡抗滑桩设计理论和预警预报研究具有重要的理论和实际意义。本文依托于陕西省交通运输厅科研项目（13-28K）“高速公路

3、滑坡监测预警系统关键技术研究”，主要针对滑坡抗滑桩支护体系，从设计理论和预警预报两方面开展了深入系统的研究工作，取得的主要成果如下：（1）改进了常规滑坡推力计算公式，并运用数值模拟方法验证了公式的合理性。（2）分析了桩后和桩间土拱的形成条件，提出了考虑土拱效应的单桩滑坡推力计算方法。（3）建立了基于桩间土拱效应和桩后土拱效应的抗滑桩最大桩间距计算公式，并以工程实例验证了公式的可靠性。（4）数值模拟分析了不同桩间距条件下土拱效应的演化规律，进一步验证了本文提出的抗滑桩最大桩间距计算方法的合理正确性。（5）基于实际滑坡抗滑桩的桩身应力监测结果反算出的桩身弯矩与设计计算的桩身弯矩值的对

4、比分析，提出了滑坡抗滑桩支护体系的桩身应力预警预报方法。（6）基于弹性桩和刚性桩的设计计算方法，分别建立了抗滑桩的桩顶位移预警模型，即桩顶最大位移与桩身最大弯矩、锚固段长度、悬臂段长度、地基系数以及桩截面尺寸之间的关系式。因而针对具体工程治理滑坡输入相关参数可得到抗滑桩的桩顶最大位移，并与实际桩顶位移监测结果进行对比，可实现对抗滑桩的及时预警。（7）建立了渭玉高速公路K32+690～K32+840左侧滑坡的GMD数值模型，对该滑坡从开挖到失稳再到抗滑桩支挡进行了全过程的数值模拟分析，得到了与实际情况相符的结果。同时将数值模拟结果与预警模型计算的桩顶最大位移值进行对比，更进一步验证

5、了预警模型的可靠性。关键词：抗滑桩，滑坡推力，土拱效应，桩间距，桩顶位移，预警模型，GMD数值模型iAbstractChinaisoneofthecountrieswiththemostseriousgeologicaldisastersintheworld,becauseofthespecialtopographyandphysiognomy,andunderthedifferentnaturalconditionsinSouthernandNorthernShaanxi,ShaanxiprovincehasdevelopedtypicalQinbaMountainsandlo

6、essgeomorphologywhichbelongtothehighincidenceareasandeasy-happeningareasofgeologicaldisasters.Accordingtoincompleteinvestigationandstatistics,thereweremorethan200landslideswithobvioussignsofinstabilityduringtheconstructionoftheShaanxiexpressways,inspitethatengineeringmanagementmeasuresmainlyo

7、fanti-slidepilehasbeenadopted,thephenomenonofsomelandslideactivityaftertreatmentisstilloccurring,whichposesagreatthreattothesafeoperationofroadsandthepeople’slivesandproperties.Therefore,itisofimportanttheoreticalandpracticalsignificancetocar