抗滑樁不同布置位置對邊坡穩(wěn)定性分析

楊 斌

(中鐵四局重慶分公司，重慶 404100)

1 模型概況

為了研究抗滑樁不同布樁位置對邊坡穩(wěn)定性的影響，根據(jù)貴廣高鐵DK51+980.04～DK52+094.26區(qū)間段路基橫斷面設(shè)計圖的實際布樁位置(即滑坡布置了三排抗滑樁，同時在滑坡前緣、中部和滑坡后緣)，在與布樁相同的位置上分別施加抗滑樁于滑坡前緣、中部和后緣，分析研究不同布樁位置對邊坡穩(wěn)定性的影響，模型如圖1所示。

圖1 貴廣高鐵DK51+980.04～DK52+094.26區(qū)間實際布樁位置圖

2 安全系數(shù)分析

通過強度折減法分別對3個模型進行折減，求得各自的安全系數(shù)。

通過強度折減法進行折減，當計算不收斂時邊坡破壞，觀測破壞時邊坡塑性區(qū)可以發(fā)現(xiàn)，抗滑樁前和樁后塑性區(qū)已經(jīng)貫通，樁后土體產(chǎn)生了繞樁滑動的模式，即所謂的繞流失穩(wěn)現(xiàn)象。由圖2可以知道，抗滑樁施加于滑坡前緣、中部、后緣時的安全穩(wěn)定系數(shù)分別為1.31，1.48，1.19，分析可知抗滑樁施加于滑坡中部，邊坡穩(wěn)定系數(shù)最大，施加于滑坡后緣穩(wěn)定系數(shù)最小。

圖2 FV1隨U1關(guān)系曲線圖

3 樁身內(nèi)力、位移分析

滑坡中部施加抗滑樁，樁身受到的剪力和彎矩最大，分別達到了16 000 kN和625 kN·m(見圖3，圖4)，滑坡前緣施加抗滑樁，樁身受到的剪力和彎矩最小，分別為14 200 kN和325 kN·m。其次，從圖5可以看出，滑坡前緣施加抗滑樁，樁頂位移最大為25 mm，中部施加抗滑樁樁頂位移為18 mm，后緣施加抗滑樁樁頂位移最小為14 mm。

圖3 樁身剪力分布圖

圖4 樁身彎矩分布圖

圖5 樁身位移分布圖

通過以上研究可以發(fā)現(xiàn)，不同布樁位置影響滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，抗滑樁位于滑坡中部時，滑坡安全系數(shù)最大，但樁身長度最長，樁身剪力和樁身彎矩也最大，這種布樁位置雖然有效，但工程造價較大，不太經(jīng)濟，因此不是理想的布樁位置;抗滑樁布置于滑坡前緣和后緣時，安全系數(shù)較小，樁身剪力和彎矩也相對較小，但通過塑性區(qū)變形可以發(fā)現(xiàn)，樁后土體有繞樁身滑動的趨勢，這種情況下可能發(fā)生樁后土體繞過樁頂滑出。同理，抗滑樁布置在滑坡后緣，抗滑樁只起到了抵抗樁后土體的滑動的作用，但抗滑樁前面大部分土體由于沒有受到加固，可能產(chǎn)生樁前土體破壞。因此，合理的樁位布置要根據(jù)工程實際情況來決定，可以對不同樁位進行反復(fù)驗算，選擇一個既安全可靠又經(jīng)濟合理的抗滑樁布置位置。

4 結(jié)語

通過對貴廣線DK51+980.04～DK52+094.26區(qū)間段和DK51+980.04～DK52+094.26區(qū)間段邊坡路基橫斷面圖進行拉伸，建立了滑坡的三維模型，研究分析了邊坡在自然狀態(tài)下的安全系數(shù)，同時研究不同樁間距和不同布樁位置對邊坡的影響，得出如下結(jié)論:

1)貴廣線DK51+980.04～DK52+094.26區(qū)間段邊坡在自然狀態(tài)下，邊坡安全系數(shù)為1.03，邊坡欠穩(wěn)定，在降雨、人工開挖或路基上車輛動荷載等作用下，邊坡很容易失穩(wěn)，因此需要采用抗滑樁進行加固。

2)抗滑樁在樁間距不斷增大的情況下，邊坡安全系數(shù)逐漸減小，且在樁間距很小的時候，安全系數(shù)降低的幅度相對較大，隨著樁間距的增大，安全系數(shù)減小的幅度慢慢變小。其次，通過進一步分析得出最合理樁間距為5.75 m，驗證了原設(shè)計方案比較合理。

3)抗滑樁后的土壓力比常規(guī)分析中所假設(shè)的土壓力要復(fù)雜的多，隨著樁間距的增大，樁后土壓力也隨著增大，這是因為樁間距小的時候，土拱效應(yīng)明顯，部分剩余下滑力被土拱所抵消，于是傳遞到抗滑樁上的土壓力就小了。

4)抗滑樁樁身內(nèi)力隨著樁間距的增大而增大，同樣樁身位移也隨著樁間距的增加而增大，如果按工程實際布樁間距6 m計算，樁頂位移達到13 mm。

5)不同布樁位置影響滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，抗滑樁位于滑坡中部時，滑坡安全系數(shù)最大，但樁身長度最長，樁身剪力和樁身彎矩也最大，這種布樁位置雖然有效，但工程造價較大，不太經(jīng)濟，因此不是理想的布樁位置;抗滑樁布置于滑坡前緣和后緣時，安全系數(shù)較小，樁身剪力和彎矩也相對較小，但通過塑性區(qū)變形可以發(fā)現(xiàn)，樁后土體有繞樁身滑動的趨勢，這種情況下可能發(fā)生樁后土體繞過樁頂滑出和樁前土體滑落。

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