談抗滑樁的力學(xué)機(jī)理研究現(xiàn)狀

尚 本 峰

(貴州大學(xué)國土資源部喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025)

談抗滑樁的力學(xué)機(jī)理研究現(xiàn)狀

尚 本 峰

(貴州大學(xué)國土資源部喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025)

抗滑樁作為滑坡治理的加固措施，具有施工面積小、施工速度快、對環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，總結(jié)了抗滑樁力學(xué)機(jī)理研究現(xiàn)狀，內(nèi)容包括：滑推力大小研究現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀等，對于抗滑樁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有參考意義。

抗滑樁，力學(xué)機(jī)理，研究現(xiàn)狀

0 引言

抗滑樁是滑坡防治工程中的主要工程措施之一，在各類邊坡防護(hù)工程中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。有關(guān)抗滑樁的研究已經(jīng)大量展開。目前對抗滑樁的研究主要集中在滑坡推力的計(jì)算方法及其分布方式、抗滑樁的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法、抗滑樁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等方面。下面將對抗滑樁這幾部分的工作進(jìn)展做簡要淺析。

1 滑坡下滑推力大小研究現(xiàn)狀

抗滑樁在工程應(yīng)用當(dāng)中就是承受滑坡的下滑推力，因此下滑推力計(jì)算的準(zhǔn)確性與否，關(guān)系到邊坡在施工完成后是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。目前，在工程實(shí)踐中，進(jìn)行抗滑樁設(shè)計(jì)時(shí)首先是要計(jì)算邊坡的下滑推力。計(jì)算滑坡推力大小的計(jì)算方法眾多，如Bishop條分法、普遍條分法、極限平衡法、Janbu法、有限元強(qiáng)度折減法等。目前國內(nèi)大多數(shù)都采用剩余下滑力計(jì)算法，根據(jù)設(shè)樁位置有兩種計(jì)算下滑推力的方法，一種是采用設(shè)樁處的剩余下滑力作為抗滑樁需要承受的滑坡推力；另一種是將樁后滑坡推力大小與樁后土體抗力大小之差和樁后被動(dòng)土壓力相比取最大值作為抗滑樁需要承受的滑坡推力。許江波[1]對滑坡推力計(jì)算的極限分析法和有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行了對比分析，認(rèn)為在安全系數(shù)較小的情況下，兩者的計(jì)算結(jié)果會(huì)有一定的差距。但是隨著安全系數(shù)的不斷增大，兩者的計(jì)算結(jié)果將趨于一致。楊濤[2]提出了基于定點(diǎn)剪出穩(wěn)定性核算為基礎(chǔ)的滑坡推力分布形式計(jì)算方法。該方法假定指定點(diǎn)剪出的潛在滑裂面由部分原滑裂面和通過指定剪出點(diǎn)的圓弧面組合而成，若通過該點(diǎn)潛在滑裂面的安全系數(shù)小于設(shè)計(jì)安全系數(shù)，則可以按照J(rèn)anbu法自上而下計(jì)算滑坡推力。

2 抗滑樁結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算分析方法研究現(xiàn)狀

根據(jù)計(jì)算得出的抗滑樁剩余下滑力大小及其分布形式就可以計(jì)算抗滑樁的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。目前計(jì)算抗滑樁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法主要為：地基系數(shù)法和懸臂梁法。地基系數(shù)法是把整個(gè)抗滑樁作為彈性地基梁，樁身周圍巖土體的彈性抗力系數(shù)簡稱為地基反力系數(shù)，該系數(shù)為地基承受的側(cè)向壓力與樁在此位置處產(chǎn)生的側(cè)向位移的比值。對地基反力系數(shù)的分布情況通常有三種假設(shè)：假設(shè)地基系數(shù)不隨深度變化的K法，假設(shè)地基系數(shù)隨深度線性變化的m法和地基反力系數(shù)沿深度呈凸拋物線變化的C法[3]。懸臂梁法是將滑動(dòng)面以上部分的抗滑樁視為懸臂梁進(jìn)行抗滑樁的內(nèi)力計(jì)算，錨固段視為winker地基梁進(jìn)行計(jì)算其內(nèi)力大小。借助計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，數(shù)值計(jì)算也在抗滑樁內(nèi)力計(jì)算方面得到廣泛應(yīng)用，其中以有限元應(yīng)用為最。有限元法既可以考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)與巖土介質(zhì)共同作用，又可以直接算出結(jié)構(gòu)內(nèi)力，因此在巖土工程方面的應(yīng)用前景較為廣闊。鄭穎人等[4]對有限元法在抗滑樁內(nèi)力計(jì)算方面的應(yīng)用進(jìn)行了深入分析。依據(jù)以往的一些計(jì)算結(jié)果看，梁單元法算得的滑坡推力稍大，偏于安全，且計(jì)算時(shí)更方便，并且可以輸出梁單元的剪力與彎矩，直接用于抗滑樁的配筋設(shè)計(jì)。

3 抗滑樁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀

抗滑樁設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是達(dá)到安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目標(biāo)。目前在工程實(shí)踐中，大多數(shù)的抗滑樁設(shè)計(jì)都偏保守設(shè)計(jì)，造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)、資源的浪費(fèi)和施工期延長等不良影響。因此進(jìn)行抗滑樁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)尤其必要。鄭穎人[5]針對抗滑樁加固邊坡設(shè)計(jì)中抗滑樁內(nèi)力大小計(jì)算、合理樁長確定這兩個(gè)問題進(jìn)行研究，采用強(qiáng)度折減法計(jì)算抗滑樁的受力分布方式和內(nèi)力大小，研究得出結(jié)論認(rèn)為沉埋樁在條件許可的情況下能更好的治理邊坡，為抗滑樁設(shè)計(jì)中合理樁長的選擇提供了很好的解決方法。周德培[6]在對抗滑樁間土拱效應(yīng)分析的基礎(chǔ)上，得出了較為合理地樁間距計(jì)算公式。周應(yīng)華[7]根據(jù)樁間土拱的靜力學(xué)平衡條件以及拱腳處土體的強(qiáng)度條件，推導(dǎo)了樁間距、拱厚與土拱之間的方程式，并對樁間距的影響因素進(jìn)行了有益探討。年廷凱[8]運(yùn)用極限分析下限定理，在考慮邊坡坡角、坡面超載、地震慣性荷載等情況下提出了抗滑樁加固粘性土質(zhì)邊坡中樁周巖土體的側(cè)向容許極限承載力。

4 結(jié)語

滑坡治理是一項(xiàng)復(fù)雜的巖土防治工程，在目前的滑坡防治工程中，抗滑樁是一種常用的抗滑措施。抗滑樁與其他防治措施相比具有施工面積小、施工速度快、對環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，因此在滑坡治理工程中被廣泛應(yīng)用。本文對抗滑樁力學(xué)機(jī)理研究現(xiàn)狀進(jìn)行淺析，對于抗滑樁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

[1] 許江波，鄭穎人，趙尚毅，等.有限元與極限分析法計(jì)算樁后推力的分析與比較[J].巖土工程學(xué)報(bào),2010,32(9):1380-1385.

[2] 楊 濤，周德培，張俊云,等.抗滑樁滑坡推力分布形式的計(jì)算確定[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，28(3)：322-326.

[3] 吳 劍.抗滑樁支護(hù)分析與工程應(yīng)用[D].重慶：重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

[4] 鄭穎人，趙尚毅，鄧衛(wèi)東.巖質(zhì)邊坡破壞機(jī)制有限元模擬分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22(12)：1943-1953.

[5] 鄭穎人，雷文杰，趙尚毅，等.抗滑樁設(shè)計(jì)中的兩個(gè)問題[J].公路交通科技，2005，22(6):46-51.

[6] 周德培,肖世國,夏 雄.邊坡工程中抗滑樁合理樁間距的探討[J].巖土工程學(xué)報(bào),2004,26(1):132-135.

[7] 周應(yīng)華,周德培,馮 君.推力樁樁間土拱幾何力學(xué)特性及樁間距的確定[J].巖土力學(xué),2006,27(3):455-457.

[8] 年廷凱，欒茂田.阻滑樁加固土坡穩(wěn)定性分析的上限解法[J].巖土力學(xué),2004,25(S2):167-173.

Researchstatusofmechanicalmechanismofantislidepile

ShangBenfeng

(KarstKeyLaboratoryofEnvironmentalandGeologicalHazardPreventionandControl,MinistryofLandandResources，GuizhouUniversity，Guiyang550025,China)

As the reinforcement measures of the landslide anti slide pile has the advantages of small construction area, construction speed, little influence on the environment, this paper summarizes the research status of anti slide pile mechanical mechanism, including: sliding thrust of research status, the internal force of the structure analysis of the research status, structure optimization design method for pile structure optimization. Having the reference significance to the design of anti slide pile.

anti slide pile, mechanics mechanism, research present situation

TU473.1

A

1009-6825(2017)26-0087-02

2017-07-09

尚本峰(1992- )，男，在讀碩士