復(fù)合地層界面傾角對(duì)邊坡支護(hù)變形的影響研究

摘" 要：為研究土巖復(fù)合地層界面傾角對(duì)邊坡灌注樁支護(hù)變形及地表變形的規(guī)律，依托臨滄市臨翔區(qū)糧食倉儲(chǔ)物流園區(qū)項(xiàng)目，采用Midas軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分析土巖復(fù)合地層交接面不同傾斜角度對(duì)地表沉降及支護(hù)樁側(cè)向位移的影響，得出以下結(jié)論，當(dāng)?shù)貙咏唤缑鎯A斜時(shí)，支護(hù)樁側(cè)向位移最大處在其中上部，并沿樁身向兩側(cè)降低，整體呈現(xiàn)S型變化；隨著交接面傾斜角度的增大，最大地表沉降量也隨之增大，最大沉降位置向基坑側(cè)移動(dòng)；支護(hù)樁側(cè)向位移隨著土層交接面傾斜角度的增大而增大，且支護(hù)樁最大側(cè)向位移位置出現(xiàn)下移趨勢(shì)，同時(shí)隨著角度增加，支護(hù)樁側(cè)向位移增大趨勢(shì)降低。

關(guān)鍵詞：土巖復(fù)合地層；傾斜；滑移；數(shù)值模擬；支護(hù)樁；地表沉降

中圖分類號(hào)：TU473" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）05-0104-04

Abstract： In order to study the laws of the interface inclination angle of soil-rock composite strata on the support deformation of slope cast-in-place piles and surface deformation， relying on the Grain Storage and Logistics Park Project in Linxiang District of Lincang City， Midas software was used to conduct numerical simulation calculations， and the effects of different inclination angles of the interface between soil-rock composite strata on surface settlement and lateral displacement of support piles were analyzed， and the following conclusions were drawn： When the local layer interface inclines， the maximum lateral displacement of the supporting pile is in the upper middle part， and decreases to both sides along the pile body， showing an overall S-shaped change; as the inclination angle of the interface increases， the maximum surface settlement also increases， and the maximum settlement position moves towards the foundation pit side; the lateral displacement of the supporting pile increases with the increase of the inclination angle of the soil interface， and the maximum lateral displacement position of the supporting pile tends to move downward. At the same time， the increasing trend of the lateral displacement of the supporting pile decreases with the increase of the angle.

Keywords： soil-rock composite stratum; tilt; slip; numerical simulation; supporting pile; surface settlement

復(fù)合地層多為2種或2種以上不同地層組成，且多為垂直方向“上軟下硬”組合地層，即上部為松軟地層，下部為堅(jiān)硬的巖石地層。在對(duì)復(fù)合地層進(jìn)行邊坡支護(hù)時(shí)，巖石地層與松軟地層交界面傾斜，會(huì)對(duì)灌注樁支護(hù)受力變形及地表沉降造成影響。

對(duì)于復(fù)合地層施工已有眾多學(xué)者進(jìn)行研究。郭濱等[1]依托成都地鐵八號(hào)線蓮花站工程，研究了復(fù)合地層基坑不同開挖深度支護(hù)樁變形規(guī)律，并提出相應(yīng)解決措施。趙一行[2]以佛山市某工程為例，采用Midas有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，研究了復(fù)合地層偏壓作用下圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特征。周旭明[3]根據(jù)江西省鷹潭市某大橋承臺(tái)基坑項(xiàng)目，采用有限元軟件數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法，研究分析了土巖復(fù)合地層中長(zhǎng)短圍護(hù)樁的應(yīng)用及圍護(hù)樁變形及受力特征。李怡航[4]以某地鐵車站深基坑施工為背景，結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)研究方法，研究分析了土巖復(fù)合地層圍護(hù)樁嵌固深度對(duì)基坑受力變形特征的影響規(guī)律。肖龍等[5]依托湖南省長(zhǎng)沙市某項(xiàng)目為例，對(duì)復(fù)合地層基坑支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究分析，為相關(guān)工程提供了借鑒。彭思偉[6]以某復(fù)合地層隧道工程為依托背景，提出了根據(jù)復(fù)合地層不同施工段情況，采用不同的支護(hù)施工技術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，驗(yàn)證了技術(shù)可行性。于添程[7]采用數(shù)值模擬研究方法，依托某隧道工程，分析探討了復(fù)合地層不同支護(hù)壓力的開挖面變形，為相關(guān)工程提供了參考。丁倉[8]根據(jù)青島某地鐵項(xiàng)目，分析了土巖復(fù)合地層豎井支護(hù)體系，提出了上部土層采用灌注樁+混凝土環(huán)框梁支護(hù)，下部巖層進(jìn)行錨噴支護(hù)。楊非易等[9]采用數(shù)值分析軟件，結(jié)合梧州市某深基坑工程項(xiàng)目，對(duì)復(fù)合地層基坑中吊腳樁與落底樁水平位移及地表沉降規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比分析。

以上研究皆是基于復(fù)合地層交界面水平條件下做出的一系列研究，對(duì)交界面為傾斜狀態(tài)的研究較少，因此本文依托臨滄市臨翔區(qū)糧食倉儲(chǔ)物流園區(qū)工程，通過Midas有限元模擬軟件對(duì)復(fù)合地層交界面不同傾斜角度條件下樁體受力變形特征進(jìn)行研究分析，得出了不同傾斜角度下支護(hù)樁變形及地表沉降規(guī)律，研究可為復(fù)合地層交界面傾斜的相關(guān)工程提供借鑒。

1" 工程概況

臨滄市臨翔區(qū)糧食倉儲(chǔ)物流園區(qū)位于臨翔區(qū)螞蟻堆鄉(xiāng)集鎮(zhèn)，原為螞蟻堆鄉(xiāng)大牲畜交易市場(chǎng)。項(xiàng)目位于祥臨公路（G214）段右側(cè)，南汀河左側(cè)，地處山間盆地，與公路保有20 m退讓線，與河道保有50 m退讓線。項(xiàng)目地理位置如圖1所示。

根據(jù)鉆探揭露結(jié)果，場(chǎng)地地基土主要為粗砂土、填土、強(qiáng)風(fēng)化巖、砂礫巖等，場(chǎng)地內(nèi)無污染土、膨脹土、鹽漬土等其他特殊性巖土分布，土層及支護(hù)示意圖如圖2所示。

2" 土層交界面傾斜時(shí)支護(hù)樁變形及地表沉降規(guī)律

2.1" 模型建立

復(fù)合地層交界面傾斜時(shí)邊坡灌注樁支護(hù)示意圖如圖3所示，其中土層與巖石地層交界面與支護(hù)結(jié)構(gòu)相交于土層邊坡底處，α為土層交界面傾斜角度。為進(jìn)一步探究復(fù)合地層土層交界面傾角對(duì)邊坡灌注樁樁基變形及地表沉降的影響，分別考慮傾角α為20、40、60° 3種工況。

2.2" 模型規(guī)律分析

為探究不同傾斜角度對(duì)樁身位移及地表沉降的影響，建立20、40、60° 3種工況對(duì)其進(jìn)行模擬分析，傾角為20°時(shí)地表沉降云圖及樁身側(cè)向位移云圖分別如圖5、圖6所示。

由圖5所示，地層交界面傾斜時(shí)，上部土層沉降較大，最大沉降值為6.49 mm，且最大沉降位置沿傾斜方向向下延伸。由圖6可知，在邊坡支護(hù)完成后，支護(hù)樁最大側(cè)向位移處在土層部分樁身中上部，最大位移距離為4.4 mm，延樁身向上下兩側(cè)逐漸減小，其中支護(hù)樁插入風(fēng)化巖地層部分位移較小，支護(hù)樁整體呈現(xiàn)出S型變化。

3" 不同土層交界面傾斜角度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

3.1" 地表沉降變化

提取不同地層交界面傾斜角度下地表沉降數(shù)據(jù)線圖，如圖7所示。

由圖7可知，在傾斜角度為20、40、60°時(shí)，最大地表沉降分別為6.48、8.79、9.56 mm。傾斜角度20～40°地表沉降量增大了35.6%，40～60°沉降量增大了8.6%，隨著傾斜角度的增大，最大地表沉降量呈現(xiàn)逐步增大的趨勢(shì)，但增大趨勢(shì)降低，最大沉降量位置隨著角度增加呈現(xiàn)出向鄰近邊坡側(cè)移動(dòng)的趨勢(shì)。當(dāng)?shù)貙咏唤缣巸A斜時(shí)，土層會(huì)向下產(chǎn)生滑移，上部土層豎向變形增大，所以隨著傾斜角度增大，地表沉降量增大。但隨著角度增加，豎向壓力增大，但土層覆蓋范圍減小，地表沉降量增大趨勢(shì)變小，由此可見當(dāng)傾斜角度增大至一定程度后，地表沉降量會(huì)不再增大。

3.2" 支護(hù)樁側(cè)向位移變化

提取不同交界面傾斜角度下支護(hù)樁側(cè)向位移數(shù)據(jù)，如圖8所示。

圖8為不同地層交界面傾斜角度下支護(hù)樁側(cè)向位移線圖，在傾斜角度為20、40、60°時(shí)，支護(hù)樁最大側(cè)向位移分別為4.38、5.66、6.20 mm，相較于地層界面傾斜角度為20°時(shí)，傾角為40°時(shí)增大了29%，傾角為60°時(shí)較于40°增大了9.5%。由此可見，支護(hù)樁最大側(cè)向位移增長(zhǎng)趨勢(shì)與地表沉降相同，最大側(cè)向位移位置隨傾斜角度的增大，出現(xiàn)下移趨勢(shì)。當(dāng)傾斜角度增大時(shí)，土層產(chǎn)生滑移，對(duì)支護(hù)樁側(cè)向壓力增大，支護(hù)樁側(cè)向位移增大，但隨著角度增大，豎向壓力增大，但上部土層體積逐漸減小，側(cè)向水平位移增大趨勢(shì)變緩。

4" 結(jié)論

為了探究土巖復(fù)合地層界面傾角對(duì)邊坡灌注樁支護(hù)變形影響規(guī)律，依托臨滄市臨翔區(qū)糧食倉儲(chǔ)物流園區(qū)項(xiàng)目，利用Midas有限元軟件對(duì)地層交界面不同傾斜角度條件下的樁身水平位移及地表沉降規(guī)律進(jìn)行分析，經(jīng)分析得出以下結(jié)論。

在地層交界面傾斜條件下，支護(hù)樁最大側(cè)向位移在樁身中上部，并向兩側(cè)逐步降低，樁身巖石地層部分位移較小，支護(hù)樁整體呈現(xiàn)出S型變化；土層最大沉降位置臨近支護(hù)端。

隨著交界面傾斜角度的增大，最大地表沉降量呈現(xiàn)逐步增大的趨勢(shì)，從20°增大至40°時(shí)，沉降量增大了35.6%，從40°增大至60°時(shí)，沉降量增大了8.6%，增大趨勢(shì)降低，并且最大沉降量位置隨著角度增加呈現(xiàn)出向鄰近支護(hù)側(cè)移動(dòng)。

隨著交界面傾斜角度的增大，樁身側(cè)向位移明顯增大，支護(hù)樁最大側(cè)向位移位置出現(xiàn)下移趨勢(shì)，傾斜角度為40°時(shí)較于20°增大了29%，角度60°時(shí)較40°增大了9.5%，增大趨勢(shì)明顯變緩，這是由于當(dāng)傾角增大時(shí)上部土層面積降低，樁身側(cè)向位移增大趨勢(shì)降低。

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[3] 周旭明.長(zhǎng)短樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)在土巖復(fù)合地層基坑中的應(yīng)用研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2023.

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