抗滑樁與重力式擋土墻聯(lián)合支檔結構受力特性分析

摘 要：由于效果好、成本低、等優(yōu)點，抗滑樁和重力式擋土墻在工程應用中得到了廣泛的應用。采用抗滑樁和重力式擋土墻對擋土墻的邊坡進行控制，其力學特性與現(xiàn)有抗滑樁或重力式擋土墻是不同的。這種支擋結構和抗滑樁土的側向力和墻的重力式擋土墻的受力特點是息息相關的。土的側向力分布取決于抗滑樁的作用點。

關鍵詞：抗滑樁；重力式擋土墻；支擋結構；受力特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.082

隨著時代的發(fā)展，對巖土的研究工作也在不斷深入。本文綜合理論分析和數(shù)值模擬方法，從抗滑樁土拱效應和擋土墻土壓力計算兩個方面，分析了抗滑樁和重力式擋土墻結構的受力特點。

1 抗滑樁的運用

抗滑樁是一種結構，常見于邊坡的支護工程中。它具有施工速度快和安全性高的特點。它的主要工程應用是對滑坡的改進。同時，在防滑樁的設計中，樁間距是一個非常重要的指標，在過去一般是基于經(jīng)驗，來確定樁間距，但是，由于誤差的存在，使該值變得過小，造成投資浪費，過大而導致的抗滑樁失敗。從土拱中形成的工程效果來看，在現(xiàn)有的條件下，根據(jù)分析形狀和影響因素，以及基于抗滑動樁間隔的計算方法的土壤拱效果，研究了抗滑樁的作用效果。最后，用Matlab數(shù)學軟件，結合上面的方法，來解決存在實際工程中的受力問題。

2 邊坡分類

邊坡形成于不同的地質環(huán)境，處于不同的工程部位，并具有不同的形式和 特征。根據(jù)研究目的和研究對象的不同，邊坡分類的方式和方法各不相同（按成因分為自然邊坡（斜坡）、人工邊坡；按土的性質分為巖質邊坡（巖坡），土質邊坡（土坡））。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

邊坡穩(wěn)定性分析研究不多。眾所周知，試驗是研究邊坡穩(wěn)定性的基礎，也是計算方法的基礎。對邊坡破壞機理進行試驗研究的結果是很難掌握的方法的正確性。只有加強邊坡穩(wěn)定性分析，才能促進邊坡分析的發(fā)展。改進確定性分析方法，特別是復合方法。目前，確定性分析方法是絕對的。狀態(tài)，只有持續(xù)改進，才能適合不同條件的邊坡。復合方法是一種確定性分析方法。在發(fā)展方向上，它可以結合不同的方法的優(yōu)點，所以復合方法值得被深究。

4 抗滑樁與重力式擋土墻聯(lián)合支檔結構受力特性分析

（1）利用現(xiàn)有的抗滑樁-土拱理論，確定土拱的拱軸線方程。對抗滑樁臨界狀態(tài)的計算方法進行了改進，得到了不同臨界狀態(tài)下土拱的前緣高度?；谕凉袄碚?，確定了水平截面的滑動體形狀，并假定在后滑動面上的滑動體為對數(shù)螺旋，從而確定了抗滑樁的滑動體的三維形狀，得到滑動表面的三維曲面方程。

（2）考慮土體壓力空間分布的影響，采用薄層單元法，考慮邊坡滑動體三維土壓力計算公式。在此基礎上，提出了一種計算滑動裂紋的土壓力的簡化方法。

（3）利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件建立平面分析模型，分析機理以及抗滑樁的土拱的發(fā)展規(guī)律及其危害情況。討論了各種參數(shù)對土壤、土壤和土壤的影響。

（4）建立了一個三維數(shù)值模型，采用2種操作條件來模擬實際的降雨和非降雨。分析抗滑樁的水平分布和垂直分布，分析了擋土墻和擋土墻的側向力。

（5）結合工程實例，探討了抗滑樁、重力式擋土墻的破壞模式及重力式擋土墻的破壞模式。利用現(xiàn)有的理論方法得到了土體參數(shù)的正常和土體參數(shù)的計算結果，定量分析支護結構體系的應力。

5 邊坡穩(wěn)定性研究的發(fā)展方向

人類對邊坡施工的研究可以追溯到古代。古埃及法老的墳墓，以我國工程項目相關的發(fā)展為“王”打擊的洪水，都與邊坡穩(wěn)定性研究。但是，沒有現(xiàn)代數(shù)學模型的理論基礎，古代只是用一些簡單和實用的方法，但是，古代的一些作品現(xiàn)在仍適用。因為今天的理論研究也從以往的實踐中不斷總結出來的。最早的邊坡研究理論是由瑞典人佩德森。在1916年，他假設邊坡穩(wěn)定問題是平面應變問題，并對其進行了土的分類和垂直切片。計算不考慮在土壤中的作用。它定義了安全系數(shù)為滑動面。部分抗滑力矩與滑動力矩之比。這種方法簡單，具有悠久的發(fā)展歷史。雖然結果不是很準確，但它可以滿足實際的穩(wěn)定性。

極限平衡理論是最經(jīng)典的確定性分析方法。具體的方法是在一個邊坡巖體的動態(tài)范圍內，將大塊的研究對象分為一小塊一小塊的巖體和塊體的平面。建立了邊坡的平衡方程，并在此基礎上建立了邊坡的分析。這種方法的優(yōu)點是簡單的模型，簡單的計算公式，并能解決各種復雜形狀的形狀，可以考慮各種各樣的形狀，可以很好的解決各種各樣的負荷形態(tài)特征的問題。所以得到廣泛的引用。

隨著計算機技術的發(fā)展，對邊坡穩(wěn)定性的研究也在不斷的進行著。例如限元法，在一個非常成熟的數(shù)值方法，它可以應用于幾乎所有的計算域，其最大的優(yōu)點是，它可以對被分為任何幾何形狀的分析，不僅可以進行線性分析，也可以進行非線性分析。目前，有限元是邊坡穩(wěn)定性分析的數(shù)值方法。

隨著科學的進一步發(fā)展，越來越多的輕型支擋結構變得越來越熱門，例如錨桿擋土墻，它適用于邊坡高度較大，石料缺乏，挖機困難的地區(qū)，且具備錨固條件的地區(qū)；土釘墻適用于黃土與濕陷性黃土的地區(qū)；短卸荷板式擋土墻較為新穎，它內部有一排泄水孔，且自身重力較小，荷板的長度也可以自己調整。它應用于上下墻高度比例4：6且地基條件相對較好的地方。

6 結束語

隨著城市建設的發(fā)展和地下空間的發(fā)展，大型基坑的挖掘越來越多。由于挖掘的地區(qū)和不同環(huán)境，開挖的復雜性是不同的，如何選擇合理，安全，經(jīng)濟的開挖方案設計成為共同關注的問題。只有分析挖掘力和的主要因素變形的結構，才能設計出合理有效的挖掘系統(tǒng)。

參考文獻：

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[3]支擋結構設計計算手冊[K].

作者簡介：王恒強，男，湖北黃石人，本科，結構工程師，主要從事：結構設計工作。