埋入式等（變）截面預應力錨索抗滑樁滑坡加固穩(wěn)定性分析

劉輝

【摘 要】采用理論分析方法進行預應力錨索抗滑樁加固邊坡穩(wěn)定性分析存在假定較多、三維分析困難的問題。文章采用GTS NX軟件與有限元強度折減法相結合的模式，對預應力錨索抗滑樁支擋結構體系進行數(shù)值模擬。對相同地質條件下的無樁、等截面樁、變截面樁進行數(shù)值模擬，驗證預應力錨索抗滑樁工程的有效性，對比兩種樁型的受力情況分析不同截面形式預應力錨索抗滑樁的優(yōu)劣性。模擬研究結果表明，變截面抗滑樁與等截面抗滑樁受力狀態(tài)基本一致，但變截面抗滑樁可以適當降低工程造價，可用于部分坡體加固設計時的備選方案。

【關鍵詞】邊坡穩(wěn)定性;三維數(shù)值模擬;預應力錨索抗滑樁;有限元強度折減法

【中圖分類號】U418.55 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）03-0090-02

0 前言

本文采用GTS NX巖土數(shù)值模擬軟件與有限元強度折減法相結合的模式，對相同地質條件下的無樁、埋入式等截面預應力錨索樁、埋入式變截面預應力錨索樁進行數(shù)值模擬，驗證預應力錨索抗滑樁的工程有效性，同時對比兩種樁型的受力情況分析不同截面形式預應力錨索抗滑樁的優(yōu)劣性。這種方法既能考慮多個方向的破壞滑動的假定，使結果接近真實狀況，又能用工程界所認知的安全系數(shù)來評價邊坡的穩(wěn)定性，應用前景十分廣泛。

1 有限元強度折減法原理

在強度折減法中，安全系數(shù)的定義在本質上與傳統(tǒng)極限平衡法是一致的?？辜魪姸戎笜巳缦拢?/p>

將C1、φ1作為參數(shù)，計算到?jīng)]有收斂，將沒有收斂的階段視為破壞，并將該階段最大的強度折減率作為邊坡的最小安全系數(shù)，此時坡體達到極限狀態(tài)，發(fā)生剪切破壞，同時可以得到坡體的破壞滑動面。

2 GTS NX數(shù)值模擬

2.1 工程概況

貴合路K7+050-K7+130右側滑坡位于貴港市港南區(qū)木格鎮(zhèn)云垌村，該滑坡體影響區(qū)內的交通。滑坡體為剝蝕丘陵地貌，上覆第四系沖洪積黏性土及坡殘積黏土、含碎石黏土等，厚0.5～8 m，下伏泥盆系上～下統(tǒng)泥質粉砂巖、砂巖、粉砂質泥巖等，巖體較破碎?；瑒訋榉圪|黏土，其強度計算參數(shù)為C=11 kPa、φ=11°?；聟^(qū)地下水類型可分為基巖裂隙水及第四系沉積物和崩塌堆積物孔隙水。因滑床為結構完整性較好的巖層，其土抗力系數(shù)可視為常數(shù)。本例綜合有關的資料，其地基系數(shù)K=3×106 kN/m3，此時認為1/n=0，即按“K法”計算。

2.2 防治工程主要技術參數(shù)

防治工程主要技術參數(shù)的選取是影響坡體穩(wěn)定性評價的重要因素。根據(jù)勘察報告提供的資料，綜合各個方面的影響因素，確定本次模型計算主要采用的防治工程主要技術參數(shù)為巖土體的密度（ρ）、彈性模量（E）、泊松比（μ）、黏聚力（C）和內摩擦角（φ），具體數(shù)值見表1。

2.3 模型的建立

應用CAD繪制工程實例中的土體及抗滑樁的二維模型，導入GTS NX中得到軟件中的二維模型。通過擴展網(wǎng)格定義材料、屬性，將二維模型擴展為三維模型。最終得到模型尺寸如下：模型長70 m，寬12 m，滑坡體前高25 m，后高50 m;等截面抗滑樁截面形式為B×H=2×1.5，樁的中心距離模型側面3 m，樁間距為6 m，距離滑坡體前部34 m，入土深度為25 m，非嵌固端長10 m;每根樁設置上下兩排錨索，自由段長度分別為18 m和15 m，上錨索施加600 kN預應力，下錨索施加800 kN預應力，二者與水平面夾角均為30°，變截面抗滑樁樁底截面形式為B×H=2×1.5，滑動面以上為變截面，樁頂截面形式為B×H=1×1.5，截面變化形式為線性變化。

建立總體模型后，對模型材料進行定義，將其屬性賦予模型中的相應網(wǎng)格，具體參數(shù)見表2、表3。

2.4 模型求解和結果分析

建立模型以后，對工況和邊界約束條件進行設置，即可對建立的模型進行求解。

從模擬結果來看，加入等截面、變截面預應力錨索抗滑樁以后，邊坡的穩(wěn)定性有了明顯的改善。從三者的整體位移圖、塑性變形圖可以看出，加入預應力錨索抗滑樁以后土體更加穩(wěn)定，位移、變形明顯變小。變截面預應力錨索抗滑樁相較于等截面預應力錨索抗滑樁，受力狀態(tài)基本一致，同樣可以達到邊坡穩(wěn)定性支護效果，可用于部分坡體加固設計時的優(yōu)選備選方案，但變截面形式的抗滑樁施工難度適當變大。從數(shù)值模擬結果的樁—索整體位移圖及平均有效壓力圖來看，不同截面形式的預應力錨索抗滑樁在相同受力狀態(tài)下，變截面預應力錨索抗滑樁的滑動面位置更靠近樁頂。

3 結論

（1）預應力錨索抗滑樁是一種合理有效的邊坡治理措施。對于埋入式錨索抗滑樁，變截面抗滑樁與等截面抗滑樁受力狀態(tài)基本一致，同樣可以達到邊坡穩(wěn)定的支護效果，但變截面抗滑樁可以適當降低工程造價，可用于部分坡體加固設計時的優(yōu)選備選方案。

（2）從數(shù)值模擬結果的樁—索整體位移圖及平均有效壓力圖來看，不同截面形式的預應力錨索抗滑樁在相同受力狀態(tài)下的變截面形式的滑動面位置更靠近樁頂。

參 考 文 獻

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