滑体参数对抗滑桩滑坡推力的影响规律研究.pdf

总第128期 ⒛06年第12期 西部探矿工程 Ⅵ △s TCHINA EXPLORATION ENGINEERING s e r i e s No ,128 De c .2006 文章编号100z -57162O06120004-02 中图分类号TU饣33 文献标识码B 滑体参数对抗滑桩滑坡推力的影响规律研究① 张丽华1,范昭平29朱冬春 2 1。 南京工业大学土木工程学院,江苏 南京210009;2,中交第一公路勘察设计研究院岩土分院,陕西 西安710068 摘 要滑坡推力的确定是抗滑桩设计当 中一 个基本问题,而滑体参数对抗滑桩后滑坡推力的分布规律 起着决定性作 用。通过数值模拟的方法研究了滑体参数不同时抗滑桩后滑坡推力的变化,找出滑体参数对滑坡推力的影响规律,从 而提高抗滑桩的设计水平。 关键词滑坡推力;滑 体参数;影响规律 随着我国城市、 交通、 矿山、 水利等行业的迅速发展,滑坡治 理工程的研究是当前基础建设当中项重要的工作,而 抗滑桩 则由于抗滑能力大、 设置位置比较灵活、 对坡体稳定性影响小、 施 工方便等突出优点成为滑坡治理工程中的一种主要方法。抗滑 桩自⒛世纪60年代我国铁路部门首次应用以来,至今已在岩土 工程界普遍采用,并在滑坡治理当中起着重要的作用} Ⅱ 31 抗滑桩是桩埋于稳定的滑床中,依靠桩与桩周岩土体的相 互嵌制作用把滑坡推力传递到稳定地层,利用稳定层的锚固作 用和被动抗力使滑坡得到稳定,因此在抗滑桩设计当中一个最 基本的问题就是确定抗滑桩在滑坡体推动作用下滑动面以上滑 坡推力的人小和分布,而滑体参数对抗滑桩后滑坡推力的分布 规律起着决定性作用。 通过采用数值模拟的方法,研究滑体的主要物理力学参数 的变化与抗滑桩后滑坡推力之间的关系,找出滑体参数对滑坡 推力的影响规律。 I 模型的建立∷ 本次研究选取一个具有代表性的滑坡坡体结构作为研究的 地质模型,其结构如图1所示,左边高25m ,右 边高53n 1,长 160m ,抗 滑桩为2m ˇ3m 方桩,桩长为12m ,滑面以上 6m 。 图I 研究采用的地质模型结构图 在计算过程中只考虑岩体的重力作用,未考虑构造应力,整 个模型作为理想弹塑性体平面应变问题考虑。计算模型采用的 位移边界条件为,左右边界为水平方向约束,下边界为水平、 垂直 两向约束,有限元剖分采用四结点四边形单元,有限元分析模型 如图2所示。 2 参数的选取 图2 有限元网格对的划分 滑体的物理力学参数对抗滑桩后滑坡推力的分布规律起着 决定性作用,参数的变化将直接改变推力的分布规律。为研究各 个物理力学参数对滑坡推力的影响规律,对滑体的上要物理力 学参数包括弹性模量、 泊松比、粘聚力、 内摩擦角,容重在变化 范围内取一组值△ 1,分析时改变其中一个参数,保持其它参数不 变,计算出一组结果,并对结果进行比较分析,从而找出滑体参数 对滑坡推力的影响规律。 3 影响规律的分析 3.1 弹性模量对滑体推力影晌规律 为研究滑体弹模的影响规律,在弹性模量变化范围内选用 组滑体弹性模壁为100NIPa 、 ∞OMPa 、 1000MPa 、 5000MPa 、 1k a Or OMPa 、50l a c l CMPa 、10COOC,MPa 来计算抗滑桩所受的泔坡推 力,计算结果如图3所示,从图中可以看出,随着滑体掸性模址的 增大,抗滑桩所受的滑坡推力增大。弹性模蚩在10∞Mh 以下 时,滑坡推力呈三角形分布,当弹性模壁持续增大时,滑坡推力曲 线由三角形变为非线性分布,且弯曲程度越来越大。 3.2 泊松比对滑体推力影响规律 为研究泊松比的影响规律,在滑体泊松比变化范围内选用 一组滑体泊松比为015、0,2、 0.25、 0.3、0,“、0,4来汁算抗滑桩 所受的滑坡推力,计算结果如图4所示,从图中。 J以看出,随着泊 松比的增加,滑坡推力逐渐变大,滑坡推力的分布曲线基本不变, 说明增大泊松比只会改变滑坡推力值的大小,而滑坡推力的分 布形式则不会改变。 3.3 粘聚力对滑体推力影响规律 ① 基全项目交通部西部交通建设项 目2001-318J l O-51资助。 △ 6年 亮12期 张丽华,范昭平,朱冬春滑体参数对抗滑桩滑坡推力的影响规律研究 ⌒ε巡郢奏专尽 应 力MPa l 0,3 o .4 o ,5 -。 100MPa -母-500MPa 艹 1000卜1Pa 艹 5000卜1Pa -I-10000MPa -‘-500∞MPa -ˉ-100000MPa →l σ 2σ 3σ 40 5σ 6σ 02 03 o 4 o 5 06 o ,7 。 015 艹 02 -025 -03 -035 -04 图4 泊松比对滑坡推力的影响规律曲 线 粘聚力是岩土体的抗剪强度指标之一,它的变化对滑坡推 △ 髟响规律的研究有着重要意义。根据滑体粘聚力变化范围选 ∶-组滑体粘聚力为0,01MPa 、0.1MPa 、 0,25MPa 、 0.5MPa 、 ∶ ,∶Pa 、10MI’a 、⒛M来计算抗滑桩所受的滑坡推力,计算结果 J口5所示,从图中可以看出,丌始阶段随着粘聚力的增大,滑坡 叁稍有增大,当栝聚力增大到0.25MPa 以后,随着粘聚力的增 Ⅱl 吱‖力幕本不再增长。 应力MPt △, o 01 0.2 0.3 04 0,5 -0,01NIPa ●-0.l NIPa 。 0,25RIPa -0淝 a g 11ˇIPa -101VIPa -20NIPa 图s 粘聚力对滑坡推力的影响规律曲线 3,4 内摩擦角对滑体推力影晌规律 内摩擦角是岩土体抗力强度的另一重要指标,它的变化对 言 坡推力有着重要的影响。根据滑体内摩擦角变化范围选用一 ;三滑体内摩擦角为10 、 ⒛ 、30、40、50、60来计算抗滑桩所受 ￡滑坡推力,计算结果如图6所示,从图中可以看出,内摩擦角对 t 上邯滑坡推力影响较小,而在靠近滑 面附近的位置随着内摩 角 的增大,滑坡推力逐渐增大,并且开始增长的较快,后来逐渐 ∶ 彗 长变缓,曲线形状基本不变。 图6 内摩擦角对滑坡推力的影晌规律曲线 3.5 容重对滑体推力影晌规律 容重是形成滑坡推力的主要原 因,为了研究容重对滑坡推 力的影响规律,根据滑体容重的变化范围选用一组滑体容重为 1Ok N/m 15k N∧ 亻、 20k N/m 3、25杰{ m 28k N/Π p 、⒛k N/n f 来 计算抗滑桩所受的滑坡推力,计算结果如图7所示,从图中叮以 看出,随着容重的增加,滑坡推力逐渐变大,滑坡推力的分布曲线 基本不变,说明增大容重只会改变滑坡推力值的大小,而滑坡推 力的分布形式则改变不大。 应力MPa , 0‘05 0 0,Os O】 0,】 s O乞 -,10k N/n l → 艹 15k N/m D 艹 圪O k Al 斌 艹o 25k N/n 13 艹 08k N/m 3 -30k N/m 3 _◆l Mu u MP{ 图7 容重对滑坡推力的影响规律曲线 4 结论 0D随着滑体弹性模量的增大,滑坡推力增大,曲线关系为非 线性分布;随着泊松比增大,滑坡推力呈非线性增大。 2当粘聚力小于0,25MPa 时 ,滑坡推力随粘聚力增大而增 大;当粘聚力大于0,25Vl Pa 时,滑坡推力不再增长;随着滑体内 摩擦角的增大桩上部推力影响不大,滑面附近推力随着内摩擦 角的增大雨增大。 3滑坡推力随着滑体容重的增大而增大,容重的增大不会 改变滑坡推力的分布形式。∶ 参考文献 [1彐 李海光,等,新型攴挡结构设汁、I杜实例EM1北京人陡交逦出 版社,⒛01, E四 【恭先,徐峻龄,刘光代,等,泔坡学丨 j 沿坡防治技术[Ml 北农Ⅱ l 闷铁逍出版社.2004. [引 饯家欢,殷宗则,△原理 l J计箅匚 M彐,北京屮Ll 水利水I乜Hl 版社 1996, E1彐 水利水电科学院,等,片石力学参数手 册LM],北 东中丨 刂 建筑I业 出版社,1991, 图3 0 o 1 弹模对滑坡推力的影响规律曲线 应力MPa εˇ 送郢碧史枣官ˇ聪到终史烬