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地质论评 2022年第1期68卷 195-204页

作者：王鹏斌阎长虹万佳佳郭建强娄志会郭书兰南京大学地球科学与工程学院南京210046 北京城建中南土木工程集团有限公司北京102200 南京地铁集团有限公司南京210008

近年来,因门架式抗滑桩具有较高的能效比,可以更为经济地实现有效加固,因而在大型滑坡地质灾害的治理中被广泛使用。门架式抗滑桩的设计参数选取是实际工程中的难点,因此本文采用数值模拟的方法对其设计参数的选取进行了优化研究。首先... 详细信息

近年来,因门架式抗滑桩具有较高的能效比,可以更为经济地实现有效加固,因而在大型滑坡地质灾害的治理中被广泛使用。门架式抗滑桩的设计参数选取是实际工程中的难点,因此本文采用数值模拟的方法对其设计参数的选取进行了优化研究。首先,对门架式抗滑桩的加固机理进行了阐述,详细分析了桩土的耦合作用。然后,基于加固后边坡稳定性的变化以及潜在滑移面的形态演变,对桩的设计参数进行了优化分析。在此基础上考虑到门架式抗滑桩的显著特点是在联系梁作用下桩体结构的受力协调,本文重点量化分析了分级堆载情况下门架式抗滑桩体结构的受力协调性,特别是利用荷载分担比来量化分析前后排桩的受力协调性,根据其在不同设计参数下的变化规律,得出桩体最佳桩间距和桩排距范围分别是3D~5D和3D~4D(D为桩径);最后,建立了最佳桩体设计参数条件下桩顶位移与堆载之间关系的指数函数方程。这一研究将为门式抗滑桩的设计与变形控制提供理论依据。

关键词：门架式抗滑桩参数优化量化分析受力协调性

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门架式抗滑桩结构模型试验研究

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土木建筑与环境工程 2017年第1期39卷 101-105页

作者：赵波王运生王羽王富强翟永超申通成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059 重庆建工集团股份有限公司设计研究院重庆400050 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 中交第一公路工程局有限公司北京10002

为了对门架式抗滑桩的结构特性有进一步的认识和提升,进行了门架式抗滑桩三维地质力学模型试验与门架式抗滑桩结构模型试验。通过在桩身内部贴置应变片以及桩身的关键位置处放置千分表,来测量在推力荷载施加过程中,门架式抗滑桩的桩身... 详细信息

为了对门架式抗滑桩的结构特性有进一步的认识和提升,进行了门架式抗滑桩三维地质力学模型试验与门架式抗滑桩结构模型试验。通过在桩身内部贴置应变片以及桩身的关键位置处放置千分表,来测量在推力荷载施加过程中,门架式抗滑桩的桩身应力变化特点及关键位置点的位移变化特征。试验结果表明:门架式抗滑桩桩前、后排桩桩顶位移大于滑动面处位移,后排桩桩身位移大于前排桩桩身位移;前、后排桩桩身内力均呈现明显的"s"型分布,桩顶应力不为零,其数值随着推力荷载的增大的而增大。

关键词：门架式抗滑桩三维地质力学试验结构模型试验结构特性

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门架式抗滑桩室内模型试验及其设计计算方法研究

门架式抗滑桩室内模型试验及其设计计算方法研究

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作者：邱志华福州大学

学位级别：硕士

与传统的普通抗滑桩相比,门架式抗滑桩具有整体抗弯刚度大,能抵抗巨大的滑坡推力等独特优势,因而在大型滑坡治理工程中应用较为广泛。然而,作为一种相对新型的支挡结构,其发展历史较短暂,理论研究远落后于工程实践,对其工作机理、桩-土... 详细信息

与传统的普通抗滑桩相比,门架式抗滑桩具有整体抗弯刚度大,能抵抗巨大的滑坡推力等独特优势,因而在大型滑坡治理工程中应用较为广泛。然而,作为一种相对新型的支挡结构,其发展历史较短暂,理论研究远落后于工程实践,对其工作机理、桩-土相互作用规律等问题的认识尚不完全清楚,现行设计理论与计算方法科学性和合理性值得商榷。为此,本文将采用室内模型试验、数值模拟等方法对门架式抗滑桩的工作机理进行研究。主要从以下几个方面展开研究:(1)为揭示门架式抗滑桩的工作机理,同时为三维有限元计算方法提供相应的比较与验证数据,进行了门架式抗滑桩室内模型试验。通过实测门架式抗滑桩的水平位移、桩身弯矩及桩周土压力,分析其在不同排距、桩底约束条件等情况下桩身内力和变形规律以及作用在前、后排桩上的滑坡推力和土体抗力分布规律,从而对门架式抗滑桩的工作性状获得全面和深入的认识。(2)利用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,对室内模型抗滑桩进行三维有限元数值模拟研究,对门架式抗滑桩工作机理进行进一步的分析,并将实测数据与数值模拟计算得到的内力和变形进行数值上的对比,验证了本文建立的三维有限元法的可行性,同时提出合理进行门架式抗滑桩设计的建议。(3)鉴于现有的二维平面分析法无法真实的反映出门架式抗滑桩桩间土拱效应,本文以室内模型试验为基础,运用有限元软件ABAQUS分别建立了不同桩间距、桩排距等情况的三维数值模型,对门架式抗滑桩桩间土拱效应进行研究,并探讨了不同下滑推力、桩间距和桩排距等因素对门架式抗滑桩桩间土拱效应的影响,进一步揭示了门架式抗滑桩-土之间的相互作用规律,并获得了门架式抗滑桩合理的桩间距和桩排距的取值范围。(4)为揭示门架式抗滑桩结构的优越性,对独立的双排抗滑桩与门架式抗滑桩进行了比较分析。为优化门架式抗滑桩的设计,采用有限元软件ABAQUS建立了大量的数值计算模型,探讨了连系梁相对刚度、桩体刚度、桩间土体变形模量以及桩底嵌岩深度等因素对其内力及变形的影响,并提出相应的优化设计建议值,为门架式抗滑桩的合理设计提供科学依据。

关键词：门架式抗滑桩室内模型试验工作机理土拱效应优化设计

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门架式抗滑桩受荷机理与设计计算方法研究

门架式抗滑桩受荷机理与设计计算方法研究

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作者：张帆重庆交通大学

学位级别：硕士

门架式抗滑桩支护体系目前在边坡支护工程中面临重要需求,然而针对该支护结构的设计计算理论与工程应用案例并不多见,鉴于此本论文采用理论分析、模型试验、数值模拟、工程现场监测等手段,对门架式抗滑桩在边坡支挡中的作用机理、受荷... 详细信息

门架式抗滑桩支护体系目前在边坡支护工程中面临重要需求,然而针对该支护结构的设计计算理论与工程应用案例并不多见,鉴于此本论文采用理论分析、模型试验、数值模拟、工程现场监测等手段,对门架式抗滑桩在边坡支挡中的作用机理、受荷规律、适用范围、设计计算方法等进行了研究,为滑坡和高陡边坡中门架式抗滑桩的应用提供理论依据和试验数据参考。论文主要的研究内容与结论包含以下几方面:1.对门架式抗滑桩的受荷特点进行了研究,明确了门架式抗滑桩工程适用范围,提出了适用门架式抗滑桩的土体应力计算和桩间土体模型。2.采用结构力学和弹性地基梁方法建立了门架式桩抗滑结构体系计算方法,分析了门架式抗滑桩的工程适应性。通过桩——土变形协调条件,构造计算模型,给出了前、后排桩与桩间土的相互作用力计算方法。同时,建立了基于三次超静定图乘法的计算方法,导出门架式抗滑桩受荷段结构内力及位移计算公式,得到结构解析解。3.对门架式抗滑桩的滑面受荷段计算研究、锚固段计算研究、并验算了其结构的稳定性,在结构计算的基础上,基于抗滑桩的一般设计原则,提出了门架式抗滑桩的设计流程和要求。包括桩身双筋正截面受拉设计与校核、斜截面设计,构建了相应的设计步骤与算法,并给出了门架式抗滑桩在配筋设计的相关要求。4.完成了门架式抗滑桩的模型试验,重点研究矩形荷载下门架式抗滑桩的结构内力分布规律、整体变形规律和前、后排桩以及连系梁的应力-应变规律。研究表明:门架式抗滑桩作为组合式抗滑桩,在桩身整体刚度上,性能优势明显,受荷后结构整体变形小。前排桩和后排桩在同一高度上的桩身位移量基本相同,具有较优的结构协同工作能力。5.门架式抗滑桩的桩身应力——应变实测数据表明:后排桩与前排桩始终处于交变应力状态,在锚固段靠近滑面处的位置出现应力最大值,是此类抗滑桩的薄弱环节,但由于结构尺寸与荷载分布形式的不同,会对应力最大值出现的位置和数值有一定的影响。6.以重庆渝澳大桥至两路口南北分流道的工程应用为例,证明了门架式抗滑桩作为新型的支挡结构使用范围的不断拓展,并获得良好的支挡效果,充分说明了此类支挡结构具有较优的结构合理性和技术经济性,值得推广应用。

关键词：门架式抗滑桩设计计算模型试验工程应用

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门架式抗滑桩土拱效应的数值分析研究

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土工基础 2018年第3期32卷 318-321,325页

作者：邱志华福建省建筑科学研究院福建省绿色建筑技术重点实验室

在群桩的各排桩间土体中普遍存在土拱效应。针对现有的二维平面分析法无法真实的反映出门架式抗滑桩桩间土拱效应,在大型室内模型试验的基础上,对模型试验进行数值分析,采用ABAQUS有限元软件分别建立了不同桩间距、桩排距等情况的三维... 详细信息

在群桩的各排桩间土体中普遍存在土拱效应。针对现有的二维平面分析法无法真实的反映出门架式抗滑桩桩间土拱效应,在大型室内模型试验的基础上,对模型试验进行数值分析,采用ABAQUS有限元软件分别建立了不同桩间距、桩排距等情况的三维数值模型,对边坡中门架式抗滑桩的群桩土拱效应进行了详细研究,讨论了均布荷载、桩间距和桩排距等因素对门架式抗滑桩群桩土拱效应的影响,揭示了门架式抗滑桩-土之间的相互作用规律,并获得了门架式抗滑桩合理的桩间距和桩排距的取值范围,对于门架式抗滑桩工程的设计和施工具有一定的指导意义。

关键词：门架式抗滑桩土拱效应影响因素数值分析

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门架式抗滑桩与双排抗滑桩的数值分析对比

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重庆建筑 2023年第12期22卷 47-49页

作者：邱志华福建省建筑科学研究院有限责任公司福建福州350108 福建省绿色建筑技术重点实验室福建福州350108

为合理确定在滑坡推力下排桩的受力性状,基于大型室内模型试验,采用ABAQUS有限元软件建立了门架抗滑桩和双排抗滑桩滑坡治理的三维数值模型,分析了两者的受力变形特性,对独立双排抗滑桩与门架式抗滑桩支护结构的桩身土压力、位移及内力... 详细信息

为合理确定在滑坡推力下排桩的受力性状,基于大型室内模型试验,采用ABAQUS有限元软件建立了门架抗滑桩和双排抗滑桩滑坡治理的三维数值模型,分析了两者的受力变形特性,对独立双排抗滑桩与门架式抗滑桩支护结构的桩身土压力、位移及内力进行了对比分析。研究结果表明:后者的位移、内力明显小于前者,门架桩的最大水平位移约为独立双排桩最大水平位移的1/2,门架桩前后排桩的最大正弯矩约为独立双排桩前后排桩最大正弯矩的2/3,说明门架抗滑桩抗滑能力明显优于独立双排抗滑桩,受力更为合理。在工程设计中应优先选择门架桩进行滑坡治理,研究成果可为类似工程的设计和施工提供参考。

关键词：门架式抗滑桩双排抗滑桩内力变形桩-土相互作用数值分析

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圆形与矩形截面门架式抗滑桩性能的数值分析对比

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土工基础 2016年第3期30卷 328-332页

作者：李恒杨戴自航卢才金福州大学岩土工程研究所福州350108 福建工程学院基建处福州350108 福建省交通规划设计院福州350004

以福建省浦城高速公路某滑坡治理工程为例,利用ABAQUS有限元软件,分别建立圆形与矩形截面门架式抗滑桩的三维数值分析模型,考虑桩-土相互作用,采用滑带土强度折减有限元方法,对比分析两种截面桩的受力和变形特性。以圆截面桩为例探讨了... 详细信息

以福建省浦城高速公路某滑坡治理工程为例,利用ABAQUS有限元软件,分别建立圆形与矩形截面门架式抗滑桩的三维数值分析模型,考虑桩-土相互作用,采用滑带土强度折减有限元方法,对比分析两种截面桩的受力和变形特性。以圆截面桩为例探讨了桩身材料以及桩顶连系梁的刚度对桩身位移和内力的影响。分析表明：相同截面积和埋深情况下,圆形门架桩抗滑能力优于矩形门架桩,而且能有效减少配筋;对于门架式抗滑桩滑坡推力不仅可通过连系梁从后桩传递至前桩,而且会通过桩间土来传递,现行简化分析方法中无法合理考虑,因此应尽量采用三维数值模拟方法进行分析;抗滑桩桩体采用高强混凝土的意义不大;在保证前后桩可靠连接的条件下,连系梁不宜太厚,可取0.5-1.0倍桩的截面高度。

关键词：滑坡门架式抗滑桩三维数值分析位移内力

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多排抗滑桩的对比分析研究及应用

多排抗滑桩的对比分析研究及应用

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作者：徐华中国地质大学（武汉）

学位级别：硕士

滑坡是最常见的地质灾害之一，一旦滑坡发生，常会引发河道堵塞、厂矿破坏、公路摧毁、村庄掩埋，对人们生产、生活的安全也会造成重大影响。抗滑桩作为滑坡防治工程的一种有效措施，具有抗滑能力强、对原滑坡破坏小、施工简便、适用广... 详细信息

滑坡是最常见的地质灾害之一，一旦滑坡发生，常会引发河道堵塞、厂矿破坏、公路摧毁、村庄掩埋，对人们生产、生活的安全也会造成重大影响。抗滑桩作为滑坡防治工程的一种有效措施，具有抗滑能力强、对原滑坡破坏小、施工简便、适用广泛，且能与其他防治措施配合使用等突出优点，因此抗滑桩是边坡治理中应用得最多的支挡结构物。\n 随着抗滑桩广泛地应用于边坡治理工程，针对不同的边坡条件，前人对抗滑桩的结构形式不断进行完善，从将单排桩在平面布置上布置为多排进行分级支挡滑坡--传统双排桩，之后，采用连系梁将前、后排桩连接形成门式刚架-门架式双排桩，再后，不仅前、后排桩间而且每排的各桩间均采用连系梁连接构成一个整体抗滑结构--框架式双排桩，诚然，不同结构形式的抗滑桩其受力特性、经济性能以及适用条件各有不同，因此本文作者及所在课题组在传统双排桩和门架式双排桩计算理论的基础上提出了框架式双排桩的力学模型和求解过程，应用有限元方法对三种结构形式抗滑桩的受力特征、经济性能以及适用范围进行分析，将所得结论应用于三峡库区红石包滑坡治理工程，为以后类似工程的应用提供参考依据。\n 第一，本文总结了传统双排桩、门架式双排桩和框架式双排桩的计算理论，分析各自的受力状态以及桩土相互作用的力学简化模型，对三者的力学计算模型进行比较。\n 第二，通过应用三维有限单元法(FEM)模拟三种结构形式的抗滑桩，对桩-土相互作用以及抗滑桩内力变化规律进行研究。应用通用有限元软件ANSYS10.0，结合三峡库区红石包滑坡室内试验中概化的滑坡模型以及参数建立相应的有限元模型，分析两种方法计算得到的抗滑桩的位移值、内力值以及土压力的变化，其结果的一致性说明抗滑桩的三维有限元模型建立方法可行且计算结果可靠，可供以后建立类似工程的三维有限元模型参考。\n 第三，本文将刚度概念引入到岩土工程中，给出桩土相互作用下“等效刚度”的定义，并以抗滑桩结构的等效刚度作为控制条件对传统双排桩、门架式双排桩桩、框架式双排桩进行有限元分析，从受力特性、经济性能和适用范围三个方面进行分析比较，得出如下结论：\n (1)受力特性。首先，对比在相同滑坡背景下，具有同样截面尺寸的三种双排桩的变形曲线，结果显示，框架式双排桩桩项位移最小，传统双排桩桩顶位移最大，因此，框架式双排桩有更好的抗侧移能力。其次，控制三种结构形式的双排桩的桩顶最大位移一致，即满足相同等效刚度的条件，分析三者的荷载传递过程以及受力特性，通过分析得到三种结构形式抗滑桩受力特性如下：传统双排桩治理滑坡时受力及变形均类似于单排桩，土拱效应桩土分荷比较小，薄弱部位出现在滑动面附近，因此在结构设计中此处应予以加强；门架式双排桩治理滑坡时，连系梁连接前后排桩构成一个整体，协调前后排桩的变形，因此连系梁与前、后排桩的弯矩值均出现反弯点，土拱效应较为明显，薄弱部位出现在滑动面处的桩身以及桩梁节点处，在进行结构设计时，应局部加强；框架式双排桩治理滑坡时，纵横向连系梁增加了抗滑桩的整体性，提高了桩间土的承载能力，受力构件相互之间协同变形，控制变形量最小，同时，框架式抗滑桩能较好地利用土拱效应形成等效连拱来抑制滑体的前移，从而达到更佳的防治效果。在框架式抗滑桩的设计中，应根据桩、梁的实际受力状态选取最不利组合进行设计，还应综合考虑框架式桩梁的构造要求，确保节点刚度，提高整体稳定性。\n (2)经济性能。传统双排桩受力性能较不合理，相同推力条件下，桩身内力值较大，因此施工时工程量相对较多，虽然工艺简单，但是传统双排桩工程量过大导致工程造价偏高。门架式双排桩较传统双排桩的受力更为合理，工程量相对减少，从而抗滑桩工程造价有所降低。在抗滑桩等效刚度以及滑坡治理效果相同的前提下，框架式双排桩的桩截面减小，增加了横向连系梁的工程量，施工工艺略微繁琐，通过整个抗滑桩结构的综合造价分析，框架式双排桩造价较前两者略微有所降低。\n (3)适用范围。传统双排桩由于其抗滑桩在平面上布置的灵活性和分级受力的特性，对于滑坡推力不大且分级明显的阶梯型滑坡，且滑坡锚固段地基有足够的强度，宜采用传统双排桩。门架式双排桩受力较为合理，但是排距受到约束，因此对于滑坡推力比较大，对于没有明显分级的滑坡或深基坑支护宜采用门架式双排桩。框架式双排桩在横向连系梁的作用下空间整体性提高，协调了各榀抗滑桩的变形，抗滑能力更强，对滑坡锚固段的地基强度要求略有降低，适用于规模较大的大型滑坡，并且可以兼做建筑物基础和支挡滑坡的抗滑桩。\n 第四，本文通过对比分析研究，将成果应用于三峡库区红石包滑坡的实际工程中，针对滑坡条件选择框架式双排桩进行支挡，根据框架式双排桩的有限元分析得到的内力值进行结构设计，结果较为精确，达到安全适用且经济合理的目的。\n 本文通过对传统双排桩、门架

关键词：传统双排桩门架式抗滑桩框架式抗滑桩桩土相互作用对比分析

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刚架抗滑圆桩在富水滑坡治理中的应用研究

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路基工程 2019年第3期 183-188页

作者：顾中华福建省交通规划设计院

对于规模较大的滑坡处治,若地层难以提供足够的锚固力,且地下水丰富,传统抗滑桩施工风险较大。桩顶通过系梁连接的机械成孔的门架式抗滑桩彰显其独到优势。对此,基于弹性地基刚架理论,建立刚架抗滑桩的设计计算方法,并通过工程实例进行... 详细信息

对于规模较大的滑坡处治,若地层难以提供足够的锚固力,且地下水丰富,传统抗滑桩施工风险较大。桩顶通过系梁连接的机械成孔的门架式抗滑桩彰显其独到优势。对此,基于弹性地基刚架理论,建立刚架抗滑桩的设计计算方法,并通过工程实例进行验证。结果表明:治理效果较好,保障了沈海高速复线罗溪互通的运营安全。

关键词：滑坡门架式抗滑桩弹性地基有限差分法

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高液限土滑坡治理措施探讨

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福建交通科技 2021年第3期 15-19页

作者：李孝明福建陆海工程勘察设计有限公司福州350004

高液限土是一种在我国南方地区较为多见的不良土,因其水敏感性高,在路堑边坡的开挖过程中若处理不当容易引发牵引式滑坡。该文以三明某高速互通高液限土地层滑坡治理工程为依托,详细分析了滑坡的演变过程和成因,结果表明:高液限土滑坡... 详细信息

高液限土是一种在我国南方地区较为多见的不良土,因其水敏感性高,在路堑边坡的开挖过程中若处理不当容易引发牵引式滑坡。该文以三明某高速互通高液限土地层滑坡治理工程为依托,详细分析了滑坡的演变过程和成因,结果表明:高液限土滑坡与降雨、排水措施关系密切,其发生初期常常伴随着开挖面的浅层溜塌,若无及时采取处理措施有可能发展为大型牵引式滑坡;进一步地提出了门架式抗滑桩和完全清除滑坡体2种治理措施,2种方案均能够有效地控制滑坡的发展,可结合造价、土方量和征地等因素合理选择。研究成果可为高液限土滑坡治理提供一些参考。

关键词：高速公路边坡工程高液土滑坡门架式抗滑桩

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