抗滑樁力學(xué)特性分析

金博

摘 要 滑坡是山體沿軟弱帶或軟弱面作整體滑移的不良地質(zhì)現(xiàn)象，是山區(qū)中經(jīng)常遇到的一種危害性極大的自然災(zāi)害。滑坡常常造成重大的經(jīng)濟(jì)損失以及危害著人們的生命安全。本文是對(duì)治理滑坡的常用工程建筑物抗滑樁在目前工程中的一些未能解決的問(wèn)題通過(guò)已有文獻(xiàn)進(jìn)行檢索和分析，列舉前人在抗滑樁研究中采用的方法以及計(jì)算方法，樁身受力分布，抗滑樁樁土作用取得的成效。并且介紹了目前常采用的抗滑樁與錨桿支擋結(jié)構(gòu)物共同作用的現(xiàn)象。對(duì)于抗滑樁的發(fā)展與推廣具有一定的積極作用。

關(guān)鍵詞 滑坡 抗滑樁 抗滑樁計(jì)算方法

1引言

20世紀(jì)50年代之前，世界上治理滑坡常采用地表排水、清方減載、填土反壓、抗滑擋墻及漿砌片石等防治措施。但是，經(jīng)實(shí)踐證明，地表排水、清方減載、填土反壓僅能使邊坡處于暫時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間便會(huì)復(fù)發(fā)。在歐洲的滑坡防治歷史上存在著不少的實(shí)例也造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失與巨大的人員死傷。二戰(zhàn)結(jié)束后，世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，為保障經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步前行，滑坡的防治措施也進(jìn)行了很大的改進(jìn)。日本與歐洲率先采用了抗滑樁這類新型的滑坡治理工程建筑物。但是由于當(dāng)時(shí)科技技術(shù)的局限，也僅僅只能對(duì)一些小型滑坡產(chǎn)生不錯(cuò)、的效果，對(duì)于大規(guī)模性的復(fù)活性滑坡仍是束手無(wú)策。我國(guó)在20世紀(jì)60年代開始采用抗滑樁治理鐵道建設(shè)中遇到的滑坡，抗滑樁的誕生為我國(guó)處理滑坡開創(chuàng)了另一番新的天地。在20世紀(jì)80年代末期，出現(xiàn)了主張以排水為主，結(jié)合抗滑樁，預(yù)應(yīng)力錨索支擋結(jié)構(gòu)物的完整滑坡治理體系。

2抗滑樁的工作機(jī)理與工程特點(diǎn)

抗滑樁是防治滑坡中使用頻率最高的一種工程建筑物。其為典型的被動(dòng)樁。通常情況下，將其設(shè)置在滑坡的適當(dāng)位置處。有時(shí)全部埋入土中，也有部分露出地面的情形。其工作原理是將抗滑樁的下段埋置在滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定底層的一定深度，通過(guò)樁與周圍的巖土的嵌固作用以及被動(dòng)抗力，將滑坡推力傳遞到滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層中，來(lái)平衡滑坡推力。

抗滑樁具有抗滑能力強(qiáng)，樁位靈活等特點(diǎn)。可以根據(jù)樁上彎矩的真實(shí)大小合理布置鋼筋，利于整治正在活動(dòng)中的滑面，特別適用于工程搶險(xiǎn)，并且可以根據(jù)挖樁孔中所挖取的土質(zhì)情況直接校核工程所在地區(qū)的真實(shí)地質(zhì)情況，對(duì)原來(lái)設(shè)計(jì)中不符合情況的部分進(jìn)行修改，使其更加符合實(shí)際情況，容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，利于補(bǔ)救。

3抗滑樁內(nèi)力計(jì)算方法

抗滑樁的內(nèi)力計(jì)算首先要采用各種簡(jiǎn)化手段與假設(shè)理論。一般將滑坡體假設(shè)為剛塑性體，采用各種極限平衡法來(lái)計(jì)算滑坡體的穩(wěn)定安全系數(shù)或滑坡推力。在我國(guó)目前，常采用折線滑面不平衡推力傳遞系數(shù)法，然后將應(yīng)力分布形式簡(jiǎn)化為樁上的矩形，拋物線形，三角形，梯形的應(yīng)力分布。后將樁視為豎向彈性地基梁，用豎向彈性地基梁法進(jìn)行計(jì)算?？够瑯兜膬?nèi)力計(jì)算方法有很多種，每一種方法也具有其獨(dú)特的適用條件與特點(diǎn)。此后，H.Matlock提出了P-Y曲線法，其反應(yīng)了一定深度下，土抗力與樁身?yè)隙鹊年P(guān)系。目前K法，M法，C法等線彈性地基系數(shù)法只適用于小位移的情況，也就是樁實(shí)際產(chǎn)生的位移與樁的長(zhǎng)度相比時(shí)比較小的情況，對(duì)大位移的情況就不在適用，并且他們各自有著自己的問(wèn)題。而非先彈性地基梁法雖然能很好的貼近實(shí)際的情況，但是求解起來(lái)十分的復(fù)雜，并且對(duì)于一些情況無(wú)法求解出最終的答案。目前比較常用的是對(duì)埋入滑動(dòng)面以下的部分使用豎向彈性地基梁法進(jìn)行計(jì)算，而對(duì)于滑動(dòng)面以上的部分視為懸臂樁進(jìn)行計(jì)算。

懸臂樁法是由于在滑坡推力的作用下，樁土本身發(fā)生位移，壓迫樁前的土體，使樁產(chǎn)生彈性壓縮變形，同時(shí)使樁前土體產(chǎn)生抗力，減小抗滑樁的的變形。

4預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁

預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁是在普通抗滑樁的一定位置設(shè)置一排或者多排預(yù)應(yīng)力錨索，組成樁-錨支擋體系共同防治滑坡。預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁相對(duì)于普通抗滑樁受力模式發(fā)生了重大的改變，大大減少了作用在樁上的應(yīng)力與樁的截面尺寸，降低了造價(jià)。

5結(jié)論

抗滑樁作為一種在防治滑坡地質(zhì)災(zāi)害中十分有效的手段，在現(xiàn)實(shí)工程施工中具有十分重要的地位。不過(guò)在目前的施工工程中由于一些難題未能解決，其使用也比較趨于保守，一般情況的下對(duì)于實(shí)際工程都會(huì)選擇修筑更多的抗滑樁來(lái)維持滑坡的穩(wěn)定性，這使得在很多時(shí)候浪費(fèi)了大量的人力物力。綜上所述：對(duì)抗滑樁進(jìn)行深入的研究，對(duì)我們實(shí)際工程具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 李同田.土坡中抗滑樁的作用力計(jì)算新方法[R].天津大學(xué)水利系研究報(bào)告，1985.

[2] 李長(zhǎng)東.抗滑樁與滑坡體相互作用機(jī)理及其優(yōu)化研究[M].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2009.

[3] 高立娜，嚴(yán)明.反算法在某邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].水土保持研究，2006.

[4] 熊治文，馬輝，朱海東.全埋式雙排抗滑樁的受力分布[J]路基工程，2002.

[5] 鄭剛，李欣，劉暢等.考慮樁土相互作用的雙排樁[J]建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2004.

[6] 戴自航.抗滑樁滑坡推力和樁前滑體抗力分布規(guī)律的研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002.endprint