基于修正主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)理論的抗滑樁樁間土繞流計(jì)算方法

向先超，陳 鑫，沈亞倫，瞿 茹，劉佳豪

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

1 研究背景

隨著大量水利工程的興建，形成了許多大型邊坡，國(guó)家和地方投入了大量的人力和物力來(lái)進(jìn)行這方面的研究和治理。抗滑樁是邊坡治理的一種重要方法，而樁間距的確定是抗滑樁治理工程中的一個(gè)重要問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，樁間距太小會(huì)造成工程浪費(fèi)，樁間距太大則可能造成三種抗滑樁失效問(wèn)題，即單樁承擔(dān)的滑坡推力過(guò)大時(shí)樁的折斷、樁間無(wú)擠土效應(yīng)時(shí)土的繞流和樁前土抗力不足時(shí)樁的傾倒。因此在抗滑樁設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行三種驗(yàn)算：樁的內(nèi)力驗(yàn)算、滑坡整體滑動(dòng)驗(yàn)算和樁間土的繞流驗(yàn)算。

樁的內(nèi)力驗(yàn)算與滑坡整體滑動(dòng)驗(yàn)算方法相對(duì)而言較為成熟，而樁間土的繞流驗(yàn)算方法研究則處于起步階段。樁間土的繞流是一個(gè)三維問(wèn)題，由于目前對(duì)作用在抗滑樁后滑坡推力分布模式仍采用矩形、三角形、梯形等假設(shè)[1]，從三維方面研究樁間土繞流難度較大，所以大多從二維平面土拱效應(yīng)出發(fā)，以樁間土拱的穩(wěn)定來(lái)判斷樁間土是否發(fā)生繞流，即“考慮土拱效應(yīng)的樁間距確定方法”，這類(lèi)研究[2-3]大都將抗滑樁后土拱效應(yīng)看成“拱結(jié)構(gòu)物”，符合結(jié)構(gòu)力學(xué)中的合理拱軸線方程，采用拱結(jié)構(gòu)力學(xué)傳遞機(jī)制，以拱結(jié)構(gòu)破壞條件建立靜力平衡方程。筆者[4-5]采用離散元方法分析了土拱效應(yīng)的形成及發(fā)展機(jī)制，實(shí)際上“拱結(jié)構(gòu)物”假設(shè)與土拱效應(yīng)相差較大，土拱效應(yīng)起源于顆粒物質(zhì)中的糧倉(cāng)效應(yīng)，主要描述散粒體物質(zhì)中由于顆粒間的摩擦導(dǎo)致的應(yīng)力轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，由“拱結(jié)構(gòu)物”假設(shè)提出的計(jì)算模型依據(jù)不同的強(qiáng)度準(zhǔn)則，與土拱特征提出的模型計(jì)算結(jié)果相差甚遠(yuǎn)?！?br>