摘 要：作為一種有效的工程措施，抗滑樁在邊坡的加固工程、滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治中得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于問(wèn)題的復(fù)雜性，關(guān)于抗滑樁的工作機(jī)理、樁-土相互作用規(guī)律等問(wèn)題并沒(méi)有很好地解決，其設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法，還處于半經(jīng)驗(yàn)半理論的不成熟階段，目前對(duì)于單純的抗滑樁加固邊坡的研究已經(jīng)無(wú)法滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，因此，抗滑樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)已是抗滑樁研究領(lǐng)域的一個(gè)新課題。該文主要從變剛度角度入手分析變剛度抗滑樁的應(yīng)用，運(yùn)用大型有限元分析軟件ABAQUS分析變剛度抗滑樁加固邊坡的作用機(jī)理。
關(guān)鍵詞：變剛度抗滑樁 抗滑機(jī)理 ABAQUS 邊坡加固
中圖分類(lèi)號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（a）-0199-02
滑坡的當(dāng)前狀態(tài)及其變化趨勢(shì)的判斷是滑坡防治方案選擇中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。關(guān)于抗滑樁的計(jì)算理論，張永[1]曾提出三種常用的滑坡穩(wěn)定性計(jì)算方法。第一，極限平衡法是在某種失穩(wěn)模型條件下，假定滑坡為剛性體，對(duì)失穩(wěn)分離面受力狀態(tài)以及有效強(qiáng)度的研究，根據(jù)極限平衡原理，計(jì)算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)，并以此表征滑坡的穩(wěn)定性[1]。第二，應(yīng)力應(yīng)變分析法與前者不同，它能充分考慮巖土的特性，也不對(duì)滑坡失穩(wěn)分離面做任何假定，而是用計(jì)算所得的應(yīng)力、應(yīng)變分析失穩(wěn)分離面的特征，識(shí)別滑坡變形破壞機(jī)制[1]。第三，模型試驗(yàn)方法是在工程地質(zhì)勘探調(diào)查的基礎(chǔ)上建立的滑坡物理地質(zhì)模型及巖土體的力學(xué)模型，通過(guò)光彈、相似材料等試驗(yàn)，直觀形象地再現(xiàn)滑坡變形破壞的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，但是要做到模型的幾何、材料和力學(xué)等的全相似還存在一定的難度。
1 抗滑樁的計(jì)算方法
樁的內(nèi)力分析計(jì)算可以分為以下2類(lèi)。
1.1 彈性理論法
該法假定樁埋置于各向同性半無(wú)限彈性體中，并假定土的彈性系數(shù)為常數(shù)或隨深度按某種規(guī)律變化。計(jì)算時(shí)將直徑為d，長(zhǎng)度為1的樁分為若干微段，根據(jù)半無(wú)限體中承受水平力并發(fā)生位移的Mindlin方程估算微段中心處的樁周土位移，另外根據(jù)細(xì)長(zhǎng)桿（樁）的撓曲方程求得樁的位移，并用有限差分式表達(dá)。
1.2 極限地基反力法（極限平衡法）
極限地基反力法假定土處于極限狀態(tài)，且地基反力的分布是事先假定好的分布形式。一般假定地基反力q僅為y的線性函數(shù)q=q（y），而與樁的撓度x無(wú)關(guān)。然后按照樁處于極限平衡狀態(tài)下的平衡條件，計(jì)算出樁的最小錨固深度，進(jìn)而按照地基反力的分布假定計(jì)算出樁的內(nèi)力，再進(jìn)行樁的設(shè)計(jì)。
2 抗滑樁抗滑機(jī)理及模型建立
2.1 抗滑機(jī)理
抗滑樁的抗滑機(jī)理是通過(guò)樁土之間的土拱、樁身反力、樁側(cè)的摩阻力來(lái)抵抗滑坡推力[2]。該文建立了簡(jiǎn)單的三維樁土模型，研究了抗滑樁與邊坡之間的土拱效應(yīng)的形成機(jī)理和土拱效應(yīng)沿樁身的變化情況。
2.2 ABAQUS有限元模型的建立[3]
基于ABAQUS軟件的三維有限元計(jì)算模型如圖1所示。采用形狀簡(jiǎn)單的邊坡模型，坡高為10 m，坡度為1：1.5，坡頂距邊坡后沿的水平距離為15 m，邊坡后沿的上頂點(diǎn)距下頂點(diǎn)的垂直距離為20 m，邊坡的寬度為20 m。選用矩形截面樁，長(zhǎng)邊為1.5 m，短邊為1 m，樁長(zhǎng)為14 m，抗滑樁加固在邊坡的中部，樁心距坡腳的水平距離為7.5 m，樁底距模型底部2.5 m，樁和土均采用C3D8R實(shí)體單元。樁端與土采用綁定約束，樁土接觸后不允許分離；樁側(cè)與土采用面面接觸。樁網(wǎng)格為0.5，土的網(wǎng)格為1。
3 計(jì)算結(jié)果分析
見(jiàn)圖3、圖4。
4 結(jié)語(yǔ)
以前對(duì)抗滑樁加固土坡的研究很少考慮滑坡推力空間分布的不均勻性，本文考慮滑坡的空間分布特征，即中間主滑面處的滑體要比兩側(cè)厚，主滑面的滑坡推力也明顯大于兩側(cè)的滑坡推力。根據(jù)滑體厚度和滑坡推理空間分布的不均勻性，對(duì)抗滑樁進(jìn)行變剛度布置。建立非等間距布樁加固邊坡的三維模型，分析了上述布樁方式加固邊坡的合理性。
參考文獻(xiàn)
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