浅谈基于有限元法对抗滑桩在渠堤稳定中的影响因素

 水利工程     |     by 思玛特SMTRU     |      2019-08-06
1 引言
       边坡稳定对工程的重要性不言而喻,边坡失事方式多为边坡失稳或堤防渗流滑移失稳引起滑坡,威胁水利工程及周边群众的生命财产安全。其危害大小与当地地形条件,居民点位置,水流排泄条件等关系密切。对边坡的稳定安全国内外学者已做了很广泛的研究。对于边坡结构稳定分析计算,国内外学者也已提出了很多计算方法,例如:极限平衡法、塑性极限分析和滑移线场法等。
2 工程概况
       该工程为高填方渠堤工程,由于渠堤高程较大,达到 6 ~ 8m,局部达到 10m 左右,设计采用非膨胀土填筑堤身。填方渠堤边坡稳定安全系数按一级土坝建筑物要求取 1.5。
3 工程边坡防护措施研究
       为满足渠堤的高填方要求,采用了一系列提高填方渠堤边坡稳定的加固措施,主要包括:在高填方渠堤外侧设置抗滑桩,戗台、提高外坡边坡稳定安全系数;放缓渠堤内外边坡提高渠坡安全度。
4 抗滑桩影响因素研究
       工程中抗滑桩位移和内力计算通常采用悬臂桩法。即滑动面以上桩体视为悬臂构件,滑动面以上作用于桩身的滑坡推力分布形式近似为矩形或三角形分布,假定滑坡推力方向与滑动面平行。滑动面以下桩体的锚固段,内力根据滑动面处的弯矩和剪力按地基弹性抗力系数 K计算。按弹性地基梁计算桩身内力和变位时根据对地基系数的假定的不同分为“K”法、“m”法、“c”法。当滑床为较完整的岩质和硬粘土层时,通常采用“K”法,即地基系数为常数 K;当滑床为硬塑一半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎成土状的软质粘层时,采用“m”法,即地基系数随深度呈线性增加。
4.1 结构形式
       本工程抗滑桩使用水泥搅拌桩 , 水泥搅拌桩以其施工时无噪音、无泥浆废水污染、造价较低等优点,广泛应用于基坑支护,堤防、天然边坡的抗滑稳定加固中。水泥搅拌桩在工程应用中,多采用连续结构形式,即可作为挡土墙起到挡土抗滑作用,又可作为防渗帷幕起到截渗作用。
4.2 设计标准
       本工程填方渠堤外坡,要求在渠道正常运行工况下安全系数采用简化毕肖普方法计算不小于 1.5。采用水泥搅拌桩加固后,在洪水综合影响等级高和较高渠段,正常运行工况下,渠堤外坡采用简化毕肖普法计算的安全系数,应分别不小于 1.75 和 1.6。
4.3 影响因素研究
       以下将以填方高度 10m,坡比 1:2 的典型断面为例研究水泥搅拌桩作抗滑桩的支护效果和影响支护效果的因素。采用基于强度折减原理的有限元软件进行研究。有限元法具有不受边坡几何形状和材料不均匀限制的优点,能准确反映出边坡土体的应力应变的本构关系,能够考虑土体复杂的非线性关系,是目前边坡稳定性分析中较为理想的方法。
5 结论
       工程最后结合影响水泥搅拌桩支护效果因素的分析,并根据各渠段的坡高、坡比和地质条件,初步确定各渠段水泥搅拌桩的长度、断面尺寸、桩间距。洪水综合影响等级高重点渠段,适当加长水泥搅拌桩的桩长和减小桩间距,提高渠坡稳定安全系数。
       本文主要通过有限元软件研究了抗滑桩在高渠坡的边坡稳定的影响因素研究,抗滑桩作为边坡,堤防,渠堤等的支挡结构,具有施工快、安全可靠等优点,在基础建设领域的边坡加固中得到广泛应用。通过文章的研究表明增大水泥搅拌桩的桩长和断面尺寸,减小桩间距将有利于水泥搅拌桩的加固效果,但将会增加工程投资。同时在使用水泥搅拌桩作为抗滑桩以后会引起渠坡堤防等的浸润线的变化,应分析确定对实际工程的影响合理确定抗滑桩的设计参数。文章的研究将为以后的工程提供参考。
【来源:思玛特SMTRU

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