邊坡滑動對樁體的變形影響研究

張俊++陳大維

摘 要：基于ABAQUS有限元軟件，結合強度折減技術的有限元法，考慮樁頭自由和加錨約束兩種工況，研究邊坡滑動對樁體的變形特點。研究表明，當對樁頭施加錨定約束后，能有效降低樁身彎矩，節約樁身設計費用，為工程建設提供了合理幫助。

關鍵詞： ABAQUS；強度折減；邊坡滑動；加錨

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.225

0 前言

為了有效防治滑坡災害，同時又能充分利用有限的土地資源，抗滑樁已受到巖土工程界的廣泛關注[1]。抗滑樁具有抗滑能力強、適用范圍廣、施工安全便捷、工程量小，不易惡化滑坡環境且能有效核實地質條件等優點，在邊坡加固中得到了廣泛應用[2]。

在對工程中的抗滑樁加固邊坡進行分析時，由于極限平衡法的局限性，未能考慮樁土相互作用的影響，使得計算結果合理性和可靠度受到質疑[3]。本文采用基于有限元軟件ABAQUS的強度折減法，考慮樁頭自由和樁頭鉸接兩種工況，分析其不同工況下的樁體變形特點，從而為工程建設提供有效的參考。

1 計算模型與材料參數

模型尺寸采用文獻[4]Wei等（2009）中的典型邊坡算例。邊坡相關尺寸如下：邊坡比1：1.5，坡高10.0m，坡前緣長度10.0m，坡后緣長度15.0m，邊坡體水平長度15.0m，地基深度為10.0m，分為土層和巖層兩部分，巖層厚度為5.0m。對上述邊坡模型采用抗滑樁，取樁徑D=1.0m，樁間距S=3.0m，樁長13.0m，位于邊坡中部，嵌入巖層2.5m，樁底采用固定約束模式。抗滑樁與邊坡土體參數如表1。根據對稱性，本文取計算模型寬度為0.5S，建立分析模型，如圖1。

2 計算結果及其分析

基于強度折減有限元法計算采取加固措施的邊坡，以有限元數值計算不收斂為判據，考慮樁頭自由和加錨鉸接兩種不同工況，分別計算邊坡穩定性，獲得兩者工況下的安全系數分別為1.578和1.584。

為了研究邊坡土體破壞過程對抗滑樁產生的影響，分析當折減系數F=1.50時的抗滑樁沿樁身的彎矩分布。

當樁頭自由時，樁身彎矩最大值出現在樁頭以下約10m附近，其值約為1100kN·m；當樁頭加錨約束時，樁身彎矩最大值出現在樁頭以下6m附近，其值約為200kN·m，對比分析可見，當折減系數相同情況下，樁頭自由時所得彎矩值更大，當樁頭約束后，樁身彎矩得到顯著降低并且分布更加均勻合理。

因此對樁頭加錨約束后，能夠大幅度降低樁身彎矩，降低樁身設計費用，能為工程建設提供有效建議。

參考文獻：

[1]趙明階，何光春，王多垠.邊坡工程處治技術[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]鄭穎人，陳祖煜，王恭先等.邊坡與滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2007.

[3]年延凱.樁-土-邊坡相互作用數值分析及抗滑樁設計計算方法[M].北京：中國建材工業出版社，2014.

[4]Wei W B，Cheng Y M. Strength reduction analysis for slope reinforced with one row of piles [J].Computers and Geotechnics，2005，32（08）：304-315.

作者簡介：張俊（1991-），男，碩士，研究方向：港口工程結構與巖土工程。