考虑滑体法向应力突变的阻滑桩成拱效应研究.pdf

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1、第44卷第6期地璇与勘探Vo1．44No．62008年11月GE0L0GYANDPR0SPECTINGNovember，2008考虑滑体法向应力突变的阻滑桩成拱效应研究董捷，张永兴，吴汉辉(1．重庆大学土木工程学院，重庆400045；2．重庆蜀通岩土工程有限公司重庆410047)油奄要]依据阻滑桩的受力特点，研究了桩间土拱效应的传力机理，分析指出桩间土拱效应是法向应力和拱脚剪切力共同作用而产生的土颗粒挤压变形现象，提出采用突变效应替代常用的桩一土承栽比衡量桩间土拱效应的强度及作用范围更为直接可靠。模型桩推力试验结果和三雏有限元模型计算表明，桩间水平土拱具一定的纵向效应，据此对比分

2、析了阻滑桩三维与二维计算结果之间的异同，指出桩间土拱效应不仅受桩一土相对位移的影响，同时也受滑体自重应力和滑面摩擦效应的制约。运用二维模型重点研究了桩～土相对位移、桩间净距、推力荷载、土体抗剪强度对桩间土拱效应的影响，将所得规律与已有文献作了进一步地对比，继而总结了上述因素对拱效应的敏感度。[关键词]阻滑桩拱效应有限元法向应力突变[中图分类号]TU473[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2008)06—0097—06型试验对阻滑桩拱效应作了相关研究j。此外，0引言部分学者对阻滑桩进行了二维及三维数值研究，探在我国中、西部山区地质环境相对复杂，随着水讨了土拱效应与桩间

3、距等参数之间的关系。利、交通等大型工程建设的蓬勃发展，滑坡防治技术需要指出的是，目前针对阻滑桩的土拱效应研也逐渐受到重视L1J。阻滑桩作为一种常见的边坡支究多基于平面应变模型，忽略滑面摩擦效应及滑体挡结构被广泛应用于滑坡治理、库岸防护、路堤、路堑本身的自重应力，且已有三维模型多假定桩在滑面边坡加固等大型水利交通工程领域。一般认为，当阻处固定不动，将桩一土承载比作为衡量土拱效应的滑桩水平间距布置满足一定要求时，推力荷载通过桩最佳指标。鉴于此，文章进一步研究了桩间土拱效后及桩问土体应力重分布，最终将绝大部分滑坡推力应的形成机理，分析认为采用法向应力or的突变效传递至桩身，若进一步增加

4、桩间距，桩间土将产生绕应替代桩一土承载比来衡量土拱效应的强弱及分布流现象，桩体不能充分发挥遮拦滑体的作用。范围更趋合理。同时采用三维数值方法来模拟阻滑研究发现，滑坡推力在桩间的传递机制及桩间桩土拱效应的空间分布情况，探讨了其与二维模型土的绕流现象主要受桩间滑体内部的“土拱效应”计算结果之间的差异，并对桩一土相对位移等影响所制约]。土拱效应是岩土工程中普遍存在的一桩间土拱效应的因素作了敏感性分析。种现象，该现象最初由Terzaghi提出，并采用活动门l桩间土拱的形成机理及其空间效应的试试验对其进行验证J。伴随土拱理论研究的不断验发现深入，阻滑桩与其周边介质中的拱效应也逐渐受到工程技

5、术人员的重视，鉴于发生变形的桩间土与桩通过研究，Terzaghi指出：“屈服土体和临近体问力学机理极为复杂，推求相对精确的桩间土拱静止土体的相对移动受到一部分土剪应力的阻碍作效应解析解会遇到较大困难，采用模型试验和数值用，由于剪切阻力有使屈服土体保留在原位置的趋模拟研究相对更为可靠。Bosscher、Gray、Adachi、势，从而使屈服区域土压力减小而临近静止区域土Lawrence、吴汉辉、姚令侃、杨明等相继通过室内模压力增加，这种土压力从屈服区域转移到临近静止[收稿日期】2008一O5—13；【修订日期]2OO8一cr7—3l。[基金项目]国家自然科学基金(编号：508782

6、l8)和国家杰出青年科学基金“岩士工程减灾”(编号：50625824)及三峡库区三期地质灾害防治高切坡防护工程科研项目(编号：2008SXG02—2)共同资助。[第一作者简介】董捷(1980～)，男，2006毕业于贵州大学，获硕士学位，在读博士生，现主要从事岩土支挡结构设计、地质灾害防治等方面的研究。97地质与勘探2008年区域的现象通常称为土拱效应，有时当屈服土体比单位高度拱圈跨中截面所受轴力可分别表示为：，．、12临近土体移动量更大时，也将发生土拱效应”。对FⅣ(z)I==tor，vI删(2)阻滑桩而言，当滑坡推力作用到桩后一定范围(通oj常5—8倍桩径)土体时，桩间部分土体

7、因不与桩身不难发现，若产生土拱效应，土拱跨中截面受力特征应满足关系式：直接接触其侧向变形相对桩正后方土体较大，Liangor，v>Or：Aor=Aq(z)(3)(2002)认为由于桩间土位移的不均匀性，致使土颗粒问产生相互“楔紧”的作用j，并在桩间一定范围式中，A为侧压系数，Or为A区内向压应力。的土层中呈现拱效应。据此，桩间土拱效应主要是依据桩间土整体挤出的静力平衡条件，A可按下式凭借桩的遮拦效应以及土体自身抗剪强度的充分发计算：挥而形成的，但需要指出的是，不同类型的抗滑桩其A