A201003-2568

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn∗单排与多排抗滑桩抗滑阻力的优化计算方法1,211,2万玲，吴剑，魏作安1重庆大学资源及环境科学学院，重庆（400044）2重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆（400044）Email:wuj1986@gmail.com摘要：针对传统抗滑阻力计算方法中存在的缺陷，以不平衡推力传递系数法为基础，提出了一种简便有效的抗滑桩阻力优化计算方法，即矩阵数组法，该方法不仅可用于单排抗滑桩的设计计算，获得最小的抗滑滑阻力和最佳设桩位置，而且可用于多（双）排桩的优化设计计算。通过工程实例比对，结果显示，矩阵数组法

2、比传统方法更科学性。在重大滑坡防治工程中，如果将矩阵数组法与有限元法进行结合，则计算结果更可靠、更合理。关键词：抗滑桩；滑坡防治；抗滑阻力；岩土工程中图分类号:TU473.1文献标识码：A1引言边坡是人类工程活动中最为常见的一种地质环境，而滑坡灾害是地质灾害的主要形式之一。滑坡灾害的防治措施比较多，抗滑桩因其具有抗滑能力强、设桩灵活、施工安全方便等[1-3]特征，而被广泛应用于滑坡治理中。在抗滑桩的滑坡防治工程设计中，抗滑桩所承受的[4]滑坡推力是工程桩设计的关键。针对这一问题，许多科技工作者进行了一些研究，也取得了一些成果。目前，抗滑桩桩身受力的计算主要有两种理论计算方法，这两种计

3、算方法均仅是针对单排抗滑桩的，即使是用于单排桩的计算，也存在一些缺陷，更无法应用于双排或多排抗滑桩的设计计算。随着滑坡体的大型化，现在双排抗滑桩或多排桩已被逐渐应用于滑坡[5]治理中。为此，本文在分析现有抗滑桩抗滑阻力计算方法的基础上，提出了一种更为合理且能适用于多排抗滑桩抗滑阻力计算的简便优化方法。2剩余下滑力曲线与抗滑阻力计算2.1剩余下滑力曲线[6]在滑坡治理中，抗滑桩与滑坡体是一个相互依存的复杂系统。滑体作用于桩身上的滑坡推力也就是抗滑桩所要提供的抗滑阻力，滑坡推力的大小与滑体性质、滑体的厚度、滑动面的形状、设桩位置、桩间距等因素有关。在实际工程设计中，一般先对滑坡体进行工程

4、地质勘察，了解滑体的工程地质条件，对滑体的性质进行分析等，之后，以力学分析为基础进行滑体稳定性计算。关于剩余下滑力的计算方法很多。目前，我国规范建议的计算方法为不平衡滑坡推力传[7]递法和其简化方法，计算公式分别为：cl(cWosα−ulQ−sin)tαϕaniiiiiiiiiPW=+−(sinαQcos)[αψ+]+P（1）iiiiii−−11iFFssPFW=+−(sinαQcosαα)[clW+−(cosulQ−sinα)tanϕ]+Pψ（2）isiiiiiiiiiiiiii−−11i∗基金项目：国家自然科学基金资助项目（10772205），博士点基金（200806110012

5、）资助项目。-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn式中，ψ为第i−1条块上的滑坡推力的传递系数，在（1）、（2）式中分别为：i−1ϕiP为第i块滑体上cos(αii−−11−−αα)sin(ii−α)与cos(αii−−11−−αϕ)taniiisin(α−α)。iFs的剩余下滑力，W与Q分别为i块滑体上的竖直与水平载荷，u为i块滑体上的孔隙水压iii力，c与ϕ分别为i块滑体滑面上岩土体的粘聚力与内摩擦角，α与l分别为第i块滑体滑iiii面的倾角与长度，F为安全系数。具体推导过程请参阅文献[7]。s应用此法可反算出滑体当前状态下的安全系数F，绘出各条块的

6、剩余滑坡推力曲线，s如图1（曲线A），同理，根据设计的安全系数，亦可绘出一条各条块的剩余下滑力曲线，如图1（曲线B）。抗滑桩剩余下滑力剩余下滑力至滑坡E5顶点的距离/m/kNDC极限状态剩余下滑力曲线AE′5设计剩余下滑力曲线B图1剩余下滑力曲线Fig.1Residualpushingforcecurves2.2现有抗滑阻力计算方法缺陷分析[7]在抗滑桩的设计计算中，抗滑阻力一般按两种方法考虑。一种方法是按悬臂桩进行设计，将抗滑桩所在位置对应的设计剩余下滑力（图1中的曲线B，大小E′）作为抗滑阻力5考虑，不考虑桩前土体的抗力，此方案偏于安全，适用于悬臂桩的设计，但对于沉埋桩，采用此方

7、案计算得出的抗滑阻力就偏大，造成工程浪费；第二种方法是把剩余下滑力曲线（图1）中曲线B与曲线A的差值(E′-E)作为抗滑阻力，此方案虽然考虑了桩前土体的抗力，55但也有自身缺陷（后面会进行分析），而且不能用于双或多排抗滑桩的设计计算。2.3单排抗滑桩抗滑阻力优化计算方法以不平衡剩余滑坡推力法为基础，设P为抗滑桩所提供的抗滑阻力，按设计要求的安全系数进行剩余滑坡推力的计算，这样由公式（1）可以获得抗滑桩所在位置的滑体的剩余下滑力为：PFW=+[sinα(QP