边坡防护之抗滑桩类型、设计及计算
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4.3.3 1-1′剖面抗滑桩设计(1)抗滑桩各参数的确定或选取在滑坡力最大处即边坡1-1′剖面潜在变形区滑面条块21(剩余下滑力828.7KN )附近处设置一排钢筋混凝土抗滑桩,间距为6m ,共布置8根抗滑桩。
初拟抗滑桩桩身尺寸为b×h=1.5m×2.0m。
桩长12m ,自由段h 1为6m ,锚固段h 2为6m 。
采用C30混凝土,查资料得,C30混凝土,423.0010/c E N mm =⨯。
桩的截面惯性矩3341.5 2.011212bh I m ⨯===。
桩的钢筋混凝土弹性模量770.80.8 3.0010 2.4010c E E KPa ==⨯⨯=⨯。
桩的计算宽度 1.51 2.5p B m =+=。
1-1剖面滑动面以下为较完整的岩层(泥灰岩),对于较完整的岩层,其地基系数的选取参考下表(表4-1):H V H V 剖面处滑面以下是泥灰岩,岩石饱和单轴抗压强度标准值为16.85MPa ,根据上表侧向K H 可取:K H =2.7×105kN/m3按K 法计算,桩的变形系数β为:所以抗滑桩属于刚性桩,所谓刚性桩是指桩的位置发生了偏离,但桩轴线仍保持原有线型,变形是由于桩周土的变形所致。
这时,桩犹如刚体一样,仅发生了转动的桩。
桩底边界条件:按自由端考虑。
(2)外力计算每根桩的滑坡推力:kN L 2.497267.828E n r =⨯=⨯=E ,按三角形分布,其kN h E P r 4.165765.02.49725.01=⨯=⨯=桩前被动土压力计算:抗滑桩自由段长度h 1=6m,自由段桩前土为块石土,按勘察报告提高的参数,块石土的c=8.81kP a ψ=15.4O γ=15.4kN/m 3128.01104.24.52107.24417541<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=EI B k p H βp K =2(45)2otg ϕ+=215.4(45)2otg ο+=1.662211112h 20.5 6.0 1.6628.816748.75/22p p E h K c kN m =γ+=⨯⨯⨯+⨯=(3)桩身内力计算 ①剪力221p A y 2.7752675.7484.16572)E -(P Q =⨯-=⨯⨯=y y y h ②弯矩23A 75.72y 25.2433y y M Q y y =⋅=⋅= 各截面计算结果见下表(表4-2):(4)锚固段桩侧应力和桩身内力计算 ①滑动面至桩的转动中心的距离该滑面地基系数随深度为常数,K=A=K v =K s =2.7×105kN/m 3滑动面至桩的转动中心的距离为:()()()()m 6.36.927258.54512369.272528.54513623232A A 2A A 20=⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=++=h Q M h Q M h y ②桩的转角()()rad Ah B h Q M p 00112.06107.25.269.27258.5451262635322A A =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+=∆ϕ③桩侧应力()()()()2550y 112.8y 10064.108800112.0y .6310107.2y y y y my A -+=⨯-+⨯=∆-+=∆ϕδ④最大侧应力位置 令0yd dyσ=,则 100.8224y 0-= y =0.45m⑤剪力()()y y y m B y y y A B Q p p A 2361221Q 020y -∆--∆-=ϕϕ ()y y -⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=6.3200112.0107.25.2219.27255 ()y y 26.3200112.0105.26125-⨯⨯⨯⨯⨯- 9.27256.27214.9312632+-+-=y y y 0=yy d dQ ,则06.27212524.932=--y ym y 6.3=⑥弯矩()()[]y y my y y A y B y Q M p A A y -+-∆-+=002232121.M ϕ ()()[]y y y y y -⨯+-⨯⨯⨯⨯⨯⨯-+=6.32106.3310.72200112.05.2121.82725.85451552 8.54518.272513604233.23234++--=y y y y 锚固段桩侧应力、桩身剪力及弯矩计算汇总如下()KN y Q -4347.15 -4198.90 -3561.73 -2357.10 -514.97 2034.70()m y 00.511.522.53()m KN .M y5451.80 6470.91 6798.93 6456.86 5500.68 4021.38 2144.93()m y 3.6 4 4.5 5 5.5 6 ()m KN .M y32.31-2120.52-4082.59-5587.95-6335.64-5989.72根据桩的应力和内力的计算结果,绘出桩的受力图,如下所示:图4-2桩侧应力图图4-3 桩身剪力图图4-4 桩身弯矩图(5)桩侧应力复核比较完整的岩质、半岩质地层桩身对围岩的侧压应力max σ(a kP )应符合下列条件:max 120K K σ≤⋅⋅´´R 式中 1K ´——折减系数,根据岩层产状的倾角大小,取0.5~1.0;2K ´——折减系数,根据岩层破碎和软化程度,取0.3~0.5; 0R ——岩石单轴抗压极限强度,a kP由式得,a a kP kP 25.41281085.1635.07.064.10883=⨯⨯⨯<满足要求(6)桩的结构设计 ①基本指标 混凝土C 25:C25混凝土的轴心抗压强度设计值为211.9/c f N mm =,轴心抗拉强度设计值21.27/t f N mm =。
抗滑桩防护方案计算验算抗滑桩原设计长度为15米,桩基埋入承台深度为4.5米,桩基另侧采用万能杆件支撑(见附后图)。
由于承台基坑开挖较深,在承台施工时万能杆件横向支撑干扰较大,给施工带来很大的不便。
为此提出抗滑桩防护修改方案:1、取消万能杆件横向支撑;2、加大抗滑桩入土埋置深度,由4.5米增至9米,总桩长增至19米;3、在桩顶部设1.2m×0.8m系梁连接所有抗滑桩,加强桩顶部的整体稳定性。
具体验算如下:一、桩长及桩身最大弯矩计算开挖深度10米,桩下土层为新黄土和圆砾土,土的内摩擦角取35°,土的重度γ=18KN/m3,无地下水,采用人工挖孔灌注桩支护。
取1米为计算单元,计算桩入土深度及最大弯矩。
顶部车辆荷载P=10KN/m2。
1、桩的入土深度14.06224.0696.64)(67.632/77.284283.1083.010837.0)(49.51271.010271.0181069.3)245(271.0)245(/191056.0101856.0181032'223'''=====-====⨯⨯+⨯⨯⨯==+=+==-==⨯+⨯⨯=⨯+⨯⨯==+==-==+⨯=+⨯====∑∑∑l K E n l K E m r K K K mh m KN K P h K h l E h l rK K e K P K h e tg K tg K m KN h h h m Ph P P aa P γγαγααααααααγμμγϕϕγγγ由m ,n 值查图(布氏理论曲线)得:62.0=ωm x t m l x 89.82.171.662.083.10=+==⨯==μω故挖孔桩总长为10+8.89=18.9m (按19m 施工) 2、桩的最大弯矩计算∑∑•=-=---+==-=m KN x K K x l E M mK K E x mP m P m 8.174607.28185.20276)()(96.2')(23'maxγαγαα设桩中心距按1.5米布置则每根桩最大弯矩为1746.8×1.5=2620KNm 最大弯矩在承台底2.96m 处。
滑坡抗滑桩设计计算抗滑桩设计一:设计题目某高速公路K15+620~K15+880 滑坡处治设计。
二:设计资料1:概述某高速公路K15+620~K15+880位于崩坡积块石土斜坡前缘,原设计为路堑墙支挡块石土,泥岩已护面墙防护。
开挖揭露地质情况与设计差异较大,在坡题前缘全断面开挖临空后,受预计暴雨作用块石土形成牵引式滑坡。
滑坡发生后,对该滑坡进行施工图勘测,并结合工程地质勘测报告,对该滑坡提出处置的方案。
K15+620~K15+880滑坡采用“清方+支档+截排水”综合处理,滑坡处治平面布置图见附图1,要求对抗滑桩进行设计。
2:工程地质条件该高速公路K15+620~K15+880 滑坡区位于条状低山斜坡中上部,沿该段公路左侧展布,前缘高程304m 左右,后缘高程355m 左右,地形坡角约30 度。
滑体纵向长约105 米,宽200~300 米,滑体厚度8~20 米,面积接近1.5×104m2,体积约15×104m3。
主滑动方向202°,属于大型牵引式块石土滑坡。
通过地质测绘及钻探揭露,滑体物质主要由崩坡积块石土(Q4c+dl)组成。
块石土呈紫红、灰褐等色,稍湿~湿,松散~稍密,成份主要为砂岩、少量粉砂质泥岩,多为中等风化,棱角状,粒径20cm~50cm,约占60%,次为小块石,约占10%,其间由紫红色低液限粘土充填。
在滑体后部相对较薄,厚5~8m;在滑体中部、前端分布较厚,厚9~24m。
滑动带(面)多为块石土与基岩的接触带,滑带厚0.2~0.6m 左右,滑带土中小块石含量较低(<5%),低液限粘土湿、可塑~软塑,有搓揉现象,见镜面、擦痕等。
滑床物质主要为侏罗系沙溪庙组泥岩、砂岩。
泥岩多为紫红色,主要由粘土矿物组成,砂质含量不均,局部富集,泥质结构、厚层状构造;砂岩多为灰白色,主要由长石、石英、云母等矿物组成,泥、钙质胶结,细粒结构,厚层状构造。
岩层产状265º~290º∠15º~28º,基岩顶面的产状近似于岩层产状。
边坡防护之抗滑桩类型、设计及计算边坡防护之抗滑桩类型、设计及计算⼀、概述抗滑桩是将桩插⼊滑⾯以下的稳固地层内,利⽤稳定地层岩⼟的锚固作⽤以平衡滑坡推⼒,从⽽稳定滑坡的⼀种结构物。
除边坡加固及滑坡治理⼯程外,抗滑桩还可⽤于桥台、隧道等加固⼯程。
抗滑桩具有以下优点:(1) 抗滑能⼒强,⽀挡效果好;(2) 对滑体稳定性扰动⼩,施⼯安全;(3) 设桩位置灵活;(4) 能及时增加滑体抗滑⼒,确保滑体的稳定;(5) 预防滑坡可先做桩后开挖,防⽌滑坡发⽣;(6)桩坑可作为勘探井,验证滑⾯位置和滑动⽅向,以便调整设计,使其更符合⼯程实际。
⼆、抗滑桩类型实际⼯程应⽤中,应根据滑坡类型及规模、地质条件、滑床岩⼟性质、施⼯条件和⼯期要求等因素具体选择适宜的桩型。
三、抗滑桩破坏形式总体⽽⾔,抗滑桩破坏形式主要包括:(1)抗滑桩间距过⼤、滑体含⽔量⾼并呈流塑状,滑动⼟体从桩间挤出;(2) 抗滑桩抗剪能⼒不⾜,桩⾝在滑⾯处被剪断;(3) 抗滑桩抗弯能⼒不⾜,桩⾝在最⼤弯矩处被拉断;(4) 抗滑桩锚固深度及锚固⼒不⾜,桩被推倒;(5)抗滑桩桩前滑⾯以下岩⼟体软弱,抗⼒不⾜,产⽣较⼤塑性变形,使桩体位移过⼤⽽超过允许范围;(6)抗滑桩超出滑⾯的⾼度不⾜或桩位选择不合理,桩虽有⾜够强度,但滑坡从桩顶以上剪出。
对于流塑性地层,滑体介质与抗滑桩的摩阻⼒低,⼟体易从桩间挤出。
此时,可在桩间设置连接板或联系梁,或采⽤⼩间距、⼩截⾯的抗滑桩,因流塑体的⾃稳性差,当地下⽔丰富时,开挖截⾯过⼤的抗滑桩易造成坍塌,对处于滑移状态的边坡,还可能会加速边坡的滑移速度,甚⾄造成边坡失稳。
四、抗滑桩设计01基本要求抗滑桩是⼀种被动抗滑结构,只有当边坡产⽣⼀定的变形后,才能充分发挥作⽤。
因此,抗滑桩宜⽤于潜在滑⾯明确、对变形控制要求不⾼的⼟质边坡、⼟⽯混合边坡和碎裂状、散体结构的岩质边坡。
抗滑桩宜布置在滑体下部且滑⾯较平缓的地段;当滑⾯长、滑坡推⼒⼤时,可与其它加固措施配合使⽤,或可沿滑动⽅向布置多排抗滑桩,多排抗滑桩宜按梅花型布置。
抗滑桩类型、设计及计算,这样讲解容易多了吧!抗滑桩是桩式抗流系统(SLTS)的重要组成部分,其设计的基本目的是抵御水流的滑动作用,从而稳固滩堤或堤坝的结构,避免破坏。
目前,抗滑桩的设计既受到以往经验和研究者实验,也受到工程计算机辅助设计(CAD)技术的影响。
在此基础上,本文将讨论抗滑桩的类型、设计及计算。
一、抗滑桩类型抗滑桩不仅可以根据桩型设计不同,还可以根据是否具有抗滑能力来分类:1.通桩:即普通桩,其包括弯桩、柱桩和坑桩等,用于固结围堰及护坡,其结构物不具有任何抗滑能力,承受水流的滑动作用十分弱,不可以从单一的普通桩上获得足够的抗滑能力。
2.滑桩:即抗滑桩,其结构物具有抗滑能力,抗流形式包括抗滑桩、焊接抗滑桩和砼抗滑桩。
二、抗滑桩设计抗滑桩的设计包括以下方面:1.构物的设计:抗滑桩的结构物应考虑桩头形状、桩身布置形式、抗滑桩间隔、桩径、桩长等,以获得滩堤防护构筑物的最优结构设计。
2.程计算机模拟设计:为了获得有效的抗滑桩设计,当今的设计师们经常使用工程计算机模拟设计。
通过计算机模拟,可以仿真出抗滑桩的水流特性以及水力场,以确保深浅桩形和桩深等确定抗滑桩设计方案的正确性。
三、抗滑桩计算抗滑桩的计算主要围绕抗滑桩的抗滑性能及护坡的稳固性来进行,下面介绍两部分:1.滑性能计算:主要包括水流方向和深浅桩布置对抗滑桩抗滑效能的影响,以及抗滑桩的抗滑系数,并将通过计算机模拟设计仿真抗滑桩的水力场,来评估抗滑桩的抗滑性能。
2.坡稳固性计算:主要包括各种因素对护坡稳定性的影响,结合抗滑桩设计方案,对护坡及其附近的水力场进行计算,根据各种计算结果评估护坡的稳定性。
四、总结抗滑桩的设计与计算关系密切,抗滑桩的性能与滩堤稳定性密不可分,要想获得抗滑桩的最佳效能,就必须考虑桩身布置形式、抗滑桩间隔、桩径、桩长等设计要素,此外,还需要重视有关稳定性的水力场计算和结构安全性。
因此,抗滑桩的设计与计算都需要综合考虑,在此基础上,才能获得抗滑桩的最佳效能,以确保滩堤的安全及稳定。
抗滑桩计算书摘要:1.引言2.抗滑桩的概念和分类3.抗滑桩的计算方法和公式4.抗滑桩的设计要点和注意事项5.抗滑桩的应用实例6.结论正文:1.引言随着我国基础设施建设的快速发展,抗滑桩作为一种重要的基础工程结构,在桥梁、隧道、港口等工程中得到了广泛应用。
为了保证抗滑桩的安全、稳定和经济性,对其进行科学合理的计算分析至关重要。
本文旨在介绍抗滑桩的计算方法和设计要点,以供相关工程技术人员参考。
2.抗滑桩的概念和分类抗滑桩,又称抗拔桩,是一种用于防止地基土体滑动、沉降的加固措施。
根据桩的材料和形式,抗滑桩可分为以下几类:(1)按照桩的材料分类:有钢管桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩等;(2)按照桩的形式分类:有预制桩、灌注桩、沉管桩、挖孔桩等。
3.抗滑桩的计算方法和公式抗滑桩的计算主要包括以下几个方面:(1)抗滑桩的轴向抗压承载力:根据桩的材料、截面尺寸、桩身长度等因素,采用相应的公式计算;(2)抗滑桩的抗拔承载力:主要考虑桩身与周围土体之间的摩擦力、桩身与桩底土体之间的嵌固力等,采用相应的公式计算;(3)抗滑桩的弯矩和挠度:根据桩的材料、截面尺寸、桩身长度等因素,采用相应的公式计算。
4.抗滑桩的设计要点和注意事项(1)选择合适的桩型和材料:根据工程地质条件、荷载特性、施工条件等因素综合考虑;(2)确定合理的桩长和截面尺寸:桩长要满足抗滑稳定性要求,截面尺寸要满足抗压、抗拔、抗弯等强度要求;(3)合理布置桩位和桩距:桩位要满足承载力均匀分布,桩距要满足桩身间的土体稳定要求;(4)确保桩身与桩底的嵌固:桩底处理要平整、密实,桩身与桩底土体之间的嵌固力要满足设计要求;(5)考虑桩身与周围土体的摩擦系数:摩擦系数要结合实际工程地质条件确定,对桩的抗滑稳定性影响较大。
5.抗滑桩的应用实例抗滑桩在我国桥梁、隧道、港口等基础设施建设中得到了广泛应用,如某跨海大桥工程中,采用钢管桩作为抗滑桩,成功解决了软土地基的抗滑稳定性问题,保证了桥梁的安全稳定。
边坡防护之抗滑桩类型、设计及计算一、概述抗滑桩是将桩插入滑面以下的稳固地层内,利用稳定地层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力,从而稳定滑坡的一种结构物。
除边坡加固及滑坡治理工程外,抗滑桩还可用于桥台、隧道等加固工程。
抗滑桩具有以下优点:(1) 抗滑能力强,支挡效果好;(2) 对滑体稳定性扰动小,施工安全;(3) 设桩位置灵活;(4) 能及时增加滑体抗滑力,确保滑体的稳定;(5) 预防滑坡可先做桩后开挖,防止滑坡发生;(6)桩坑可作为勘探井,验证滑面位置和滑动方向,以便调整设计,使其更符合工程实际。
二、抗滑桩类型实际工程应用中,应根据滑坡类型及规模、地质条件、滑床岩土性质、施工条件和工期要求等因素具体选择适宜的桩型。
三、抗滑桩破坏形式总体而言,抗滑桩破坏形式主要包括:(1)抗滑桩间距过大、滑体含水量高并呈流塑状,滑动土体从桩间挤出;(2) 抗滑桩抗剪能力不足,桩身在滑面处被剪断;(3) 抗滑桩抗弯能力不足,桩身在最大弯矩处被拉断;(4) 抗滑桩锚固深度及锚固力不足,桩被推倒;(5)抗滑桩桩前滑面以下岩土体软弱,抗力不足,产生较大塑性变形,使桩体位移过大而超过允许范围;(6)抗滑桩超出滑面的高度不足或桩位选择不合理,桩虽有足够强度,但滑坡从桩顶以上剪出。
对于流塑性地层,滑体介质与抗滑桩的摩阻力低,土体易从桩间挤出。
此时,可在桩间设置连接板或联系梁,或采用小间距、小截面的抗滑桩,因流塑体的自稳性差,当地下水丰富时,开挖截面过大的抗滑桩易造成坍塌,对处于滑移状态的边坡,还可能会加速边坡的滑移速度,甚至造成边坡失稳。
四、抗滑桩设计01基本要求抗滑桩是一种被动抗滑结构,只有当边坡产生一定的变形后,才能充分发挥作用。
因此,抗滑桩宜用于潜在滑面明确、对变形控制要求不高的土质边坡、土石混合边坡和碎裂状、散体结构的岩质边坡。
抗滑桩宜布置在滑体下部且滑面较平缓的地段;当滑面长、滑坡推力大时,可与其它加固措施配合使用,或可沿滑动方向布置多排抗滑桩,多排抗滑桩宜按梅花型布置。
此外,抗滑桩设计还应满足以下要求:✔通过桩的作用可将滑坡推力滑坡的剩余抗滑力传递到滑面以下稳定地层中,使滑体边坡安全系数达到规定值。
保证滑体不越过桩顶,不从桩间挤出。
✔桩身有足够的稳定性。
桩的截面、间距及埋深适当,锚固段的横向应力在容许值内。
✔桩身有足够的强度。
钢筋配置合理,能够满足截面内力要求。
✔保证安全,施工方便,经济合理。
02设计流程1)研究滑坡原因、性质、范围、厚度,分析滑坡的稳定状态、发展趋势;2)根据滑坡地质剖面及滑面处岩土体的抗剪强度指标,计算滑坡推力;3)根据地形、地质及施工条件等确定设桩位置及范围;4)根据滑坡推力大小、地形及地层性质,拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距;5)确定桩的计算宽度,并根据滑体的地层性质,选定地基系数;6)根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸,计算桩的变形系数及其计算深度,据此判断是否按刚性桩或弹性桩进行设计;7)根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位、内力及桩侧应力(桩周岩土抗力)等,并计算最大剪力、弯矩及其位置;8)校核地基强度,若桩身作用于地基的弹性应力(横向压应力)超过地层容许值或小于容许值过多时,则应调整桩的埋深、截面尺寸或间距,重新计算,直至达到相关要求;9)根据计算结果,绘制桩身的剪力图和弯矩图;10) 对于钢筋混凝土桩,根据上述计算结果进行配筋设计。
03作用力系作用于抗滑桩的外力主要包括滑坡推力、桩前滑体抗力(滑面以上桩前滑体对桩的抗力)、锚固段地层抗力(滑面以下地层对桩的抗力)、桩侧摩阻力和黏着力以及桩底反力等,其均为分布力。
04滑坡推力作用于抗滑桩上的滑坡推力,与滑坡性质、滑体厚度、滑面形状以及桩的位置、间距等因素相关。
一般先用工程地质法的各种手段,对滑坡稳定性进行分析,然后辅以力学计算。
由于桩间土拱对滑坡推力的影响机理尚不清晰,通常假定每根桩所承受的滑坡推力等于桩距(相邻两根桩中心的距离)范围之内的滑坡推力。
剩余下滑力的计算有两种模式,分别通过加大下滑力、折减抗滑力进行计算。
1) 计算基本假定①在沿滑动主轴方向的地质纵断面图上,按滑面的产状和岩土性质划分为若干铅直条块,由后向前计算各条块分界面上的剩余下滑力即是该部位的滑坡推力;②每段滑体的下滑力方向与其所在条块的滑面平行;③横向按单位宽度计算,不考虑两侧的摩擦阻力;④视滑体为连续而无压缩的介质,由后向前传递下滑力并作整体滑动,不考虑滑体内部的局部应力作用。
2) 滑体上的作用力第i个条块滑体上的作用力可分为基本力系和特殊力系两类。
基本力系包括滑体自重Wi、上一条块传递来的剩余下滑力E i-1、下一条块产生的支撑力E i、滑床反力N i、滑面的抗滑力T i;特殊作用力系只有在可能出现的情况下,才列入计算,其主要包括作用在条块上的外部荷载P i、动水压力Di(滑体饱水或其下部饱水且与滑带水相连通时考虑)、滑床上产生的浮托力S i、滑头水系有压力水头时的浮托力S i’及地震力E s i等。
3) 各作用力的计算4) 通过加大下滑力计算5) 通过折减抗滑力计算(推荐)05滑坡推力计算计算滑坡推力时,首先根据试验资料、经验数据等进行综合分析,拟定各条块滑面的c i、φi值,或整个滑面的平均c、φ值,令F=1,依次计算各条块的剩余下滑力,并要求滑坡前缘出口的剩余下滑力等于或趋近于零。
若不为零,则需调整c、φ值,重复计算,直至等于或趋近于零为止,即反算求得c、φ值,如曲线a,进而综合确定滑面(带)的强度指标。
其次,根据工程要求,选定安全系数F,再重新计算各条块的剩余下滑力,即为设计下滑力,如曲线b。
滑坡前缘出口处的最终不平衡下滑力,其为抗滑桩设计的主要依据之一。
最后,根据选定的桩位、桩间距,计算作用在每根桩上的滑坡推力。
滑坡推力曲线06滑坡推力分布形式滑坡推力分布及其作用点位置,与滑坡类型、部位、地层性质、变形状况及地基系数等因素有关。
当滑体沿断面高度均匀向下变形、地基系数为常数时,推力呈矩形分布;当地基系数沿断面高度呈线性变化时,则推力呈三角形分布;当地基系数在顶部呈线性变化、底部为常数时,则推力呈梯形分布。
当滑坡为堆积层、破碎岩层时,下滑力自上而下呈三角形分布,由于滑体与滑床间存在摩擦,其下滑力有所减小,因而整个分布图形接近于抛物线形。
一般而言,若滑体变形是均匀向下蠕滑,当滑体是一种黏聚力较大的地层(如黏土、土夹石等),其推力分布图形可近似按矩形考虑;若滑体是一种以内摩擦角为主要抗剪特性的堆积体,其推力分布图形可近似按三角形考虑,甚至按二次曲线考虑;介于此两者间的情况,可假定为梯形。
实际工程中,一般根据具体情况采用三角形、梯形或矩形分布。
07桩周岩土抗力设置抗滑桩后,当抗滑桩受到滑坡推力作用产生变形时,一部分滑坡推力传递到桩前滑体(滑面以上),另一部分通过桩体传递到锚固段地层(滑面以下)。
抗滑桩周围岩土体对抗滑桩的抗力作用称为桩周岩土抗力,其中滑面以上的称为桩前滑体抗力,或受荷段地层抗力;滑面以下的为锚固段地层抗力。
①地基系数为常数(即“K”法)的假定,适用于较完整岩层和硬黏土;②地基系数与深度成正比例增加(即“m”法)的假定,适用于硬塑至半坚硬的砂黏土、碎石类土或风化破碎的岩层。
2) 弹性抗力在弹性限度内,与变位成正比的桩周岩土抗力称为弹性抗力,根据弹性理论,由地基系数计算桩周岩土作用于桩身的弹性抗力值及其分布。
假定地层为弹性介质,桩为弹性构件,作用于桩侧任一点y处的弹性抗力3) 桩前滑体抗力桩前滑体抗力与滑坡性质、桩前滑体规模等因素相关。
试验表明,桩前滑体体积愈大,抗剪强度愈高,滑面愈平缓、粗糙,桩前滑体抗力愈大,反之愈小。
此外,还与是否存在多层滑面有关。
当抗滑桩在滑坡推力作用下产生变形,滑面以上桩前滑体抗力小于桩体所提供的极限抗力时,桩前滑体将产生隆起破坏,或沿桩前滑体中某一薄弱面产生剪切破坏。
桩前滑体抗力可由极限平衡时滑坡推力曲线、桩前被动岩土压力或桩前滑体的弹性抗力(桩前剩余抗滑力)确定,设计时选用较小值。
①根据滑坡推力曲线确定桩前滑体抗力时,假定滑坡处于极限平衡状态,滑面以上的c、φ值根据反算法确定时,抗滑桩需要承受的推力(桩上设计荷载)为T=E-P。
②以桩前被动土压力作为桩前滑体抗力时,可按朗肯被动土压力公式计算。
③采用地基系数法时,将滑面以上桩身所受的滑坡推力作为已知设计荷载,然后根据滑面上下地层的地基系数,把整根桩视为弹性地基梁进行计算,不考虑滑面存在的影响。
应特别注意,若桩前滑体将被挖掉或可能滑动,则不存在桩前滑体抗力,此时应将滑坡推力直接作为桩上设计荷载。
桩前滑体抗力的分布图形基本呈抛物线,抗力的最大值出现在滑体中部,靠近滑面的应力较小。
当滑体为黏性土时,由于黏聚力影响,顶端抗力较滑体为松散介质时大,合力重心也较高。
在工程设计中,桩前滑体抗力一般采用与滑坡推力相同的应力分布形式,也可采用抛物线分布形式。
当采用抛物线分布时,可将抗力图形简化为一个三角形和一个倒梯形。
4) 锚固段地层抗力锚固段地层抗力分两种情况:①抗滑桩锚固在完整岩层中,此时把滑面以下的地层当作半无限的空间弹性体,抗滑桩处理为插入其中的一根杆件较为合适,因按空间弹性体计算较为复杂,故一般采用弹性力学中简便的链杆法计算,滑面处的抗力图形有明显的应力集中现象;②抗滑桩锚固在破碎岩层或堆积层中,此时可将地层视为弹性介质,采用地基系数法较为合适,而滑面处抗力较小。
08抗滑桩设计要素1) 桩的平面位置及其间距抗滑桩的平面位置和间距,一般应根据滑坡的地层性质、推力大小、滑面坡度、滑体厚度和施工条件等因素综合考虑确定。
多数滑坡体上部滑面陡,张拉裂缝多,不易设桩且在此部位设桩并不能对潜在滑体的中下部发挥作用,故效果较差;中部滑面深,下滑力大,设桩的工程量大,施工较为困难;潜在滑体的下部,滑面较缓,下滑力较小或系抗滑地段,布设桩容易,且基本上能对整个潜在滑体起到抗滑作用,在工程实践中,多将抗滑桩布设在该部位。
在平面上,桩通常为一排,布置方向应与滑体滑动方向垂直或接近垂直。
对于沿滑动方向很长的多级滑体或下滑力很大的滑体,设两排或多排抗滑桩分级处治较为合理,也可采用抗滑桩和其它措施联合处理。
合理的桩距应使桩间滑体具有足够的稳定性,在下滑力作用下,不致从桩间挤出。
初步选定时,桩的中心距可为6~10m,且宜大于桩的横截面短边或直径的2.5倍。
2) 桩的横截面及其计算宽度抗滑桩横截面形状对桩的抗滑作用有较大影响。
当滑体滑动方向明确时,可采用矩形截面,其长边宜与滑动方向一致;当滑体滑动方向难以准确确定时,宜采用圆形截面。
抗滑桩的截面尺寸应根据单桩承受的滑坡推力大小、锚固段地层横向容许承载力和桩间距等因素确定,且桩最小边宽度不宜小于 1.25m。