边坡防护抗滑桩工程性状分析文献综述

 2022-07-15 08:07

文献综述

1.1研究背景

我国土木工程正蓬勃发展。边坡稳定性是岩土工程学中经常遇到的课题。如果处理不当,斜坡的不稳定性将导致山体滑坡,这不仅会影响工程的进度,还会造成工程事故,甚至造成人员伤亡。在当今地质环境灾害防治的大背景下,工程开挖等工程活动必定会对原有稳定地质边坡体的应力场产生改变,本文献综述旨在探讨其改变对于工程性状的影响,综述开挖对周边环境尤其边坡体、地层形变场的影响的研究现状及发展趋势,从而避免边坡失稳,保证工程进展。本文首先介绍了国内外边坡防护技术的生产工艺研究和发展概况,指出抗滑桩对于边坡工程的作用与效果,然后阐述了防护桩在不同条件下的表现性状,最后指明了当今抗滑桩研究存在的不足,以及我个人的见解。

在岩土工程中,我们经常遇到斜坡加固问题。如果处理不当,斜坡的不稳定性将导致山体滑坡,这不仅会影响工程的进度,还会造成工程事故,甚至造成人员伤亡。在地质环境灾害防治的背景下,开挖等工程活动必将改变原稳定地质边坡的应力场。为了探讨开挖对工程性质的影响,总结了开挖对周围环境影响的现状和发展趋势,特别是边坡和地层的变形场,以避免边坡失稳,保证工程进度。

1951年日本著名的大地滑坡通过使用钢管抗滑桩解决了前期没有根治的滑坡问题[1]。将抗滑桩与防滑工程(如滑动挡土墙和锚固件)进行比较。作为加强滑坡的有效措施,它具有很强的抗滑能力,施工简单,安全,不易破坏原有的滑坡状态。还可以进一步得验证地质条件等突出优点。在边坡加固工程中应用的十分广泛。但是由于抗滑桩受理条件复杂,影响因素众多,目前的受力计算方法与实际受力还有一定的距离,工程中往往将计算值除以折减系数来确定一个设计值,这个设计值往往是一个上限值,如果设计值与至极受力差距过大,往往会造成不必要的资源浪费,本文旨在对不同地质条件下的边坡抗滑桩尺寸、间距条件、插入深度及有无地下水等条件变化下的受力与位移进行分析,从而研究出抗滑桩对于周边环境影响的敏感度,使得防滑桩能够设计的与实际更加贴合,物尽其用。

1.2边坡防护抗滑桩的研究现状

抗滑桩是治理滑坡的主要支护结构之一。我国从1960年左右开始较为成功的使用抗滑桩,已经有接近60年历史了。自20世纪70年代后期以来,对抗滑桩的参数,设计理论和方法的研究比以往任何时候都要多。然而,对抗滑桩实际工作状态的研究还不十分清楚。监测结果表明,抗滑桩在施工过程中,其内力存在一定的变化。早期的抗滑桩支护、钢应力和混凝土应变量月均增大,随着抗滑支护结构与内部岩石的相互作用,月均增大,逐渐趋于稳定。对于抗滑桩的主要内力计算方法有矩阵分析法,周围土的线弹性相法,悬臂桩法,有限元法和基础系数法。桩间距也是抗滑桩设计的重要指标,过大的间距使抗滑桩的机理收到了很大的打击,很可能造成边坡失稳,但过小的桩间距又会增加施工难度,造成不必要的麻烦和浪费。因此,在确保边坡加固工程​​可靠性的前提下,合理确定桩间距也是一项非常严峻的考验,下文将对此详细阐述。

抗滑桩作为支护结构,具有施工快、安全可靠、节省材料等特点,在发电站、铁路交通,公路交通,航空航天,矿山开挖和保护以及渠道开挖等斜坡加固工程​​已得到广泛应用。抗滑桩的抗滑效果主要是巧妙利用稳定地层的锚固作用和被动阻力来平衡滑坡的推力,通常与挡土墙等结构相结合。特别是当确定了边坡滑动面,而且滑动面下伏地层强度非常可观时,更能反映其优秀的性能。自国内外首次成功应用抗滑桩以来,已有近60年的历史[2]。在20世纪60年代末和70年代的最后10年中,中国的抗滑桩在铁路滑坡治理中得到了更多的应用,取得了很好的效果[3]。在重点研究抗滑桩的基础上,基于实验和理论分析的抗滑桩内力计算已开始接近其实际应力状态。抗滑桩内力的计算是一种流行的P-v曲线法[4,5],中国学者吴恒利提出的综合刚度原理和双参数计算推力桩[6],但是,两种方法都必须手动计算表格,计算转换深度,并计算手中繁琐的计算过程。为此戴自航等岩土类专家为了寻求更简单的方法展开了一系列研究[7~17],不仅给出了新的抗滑桩内力计算方法[7~12],还把固有的方法进行了优化设计[12~17],他研究出对于悬臂桩法的改进[17]大大缩短了对于抗滑张内力计算的时间,但是精确性不足的问题没有得到解决。

目前有如此之多的内力计算方法,但是哪种方法最接近实际受力,尚未给出定论。所以虽然能估算出抗滑桩的内力,但由于不知道设计值跟实际受力是否吻合,因此,往往存在保守的设计结果,这使得目前的滑坡管理资金浪费。在计算机辅助设计方面,目前还没有大型公司软件能够计算抗滑桩的内力。

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