硫酸盐侵蚀环境下悬臂抗滑桩承载特性试验研究

• 作 者: 彭洋
• 机 构: 重庆交通大学
• 出 处: 重庆交通大学
• 发表日期: 2021年01期
• 关键词: 悬臂抗滑桩

随着“西部大开发”、“一带一路”、“交通强国”等国家重大发展战略推进，大型交通基础设施工程相继在地质条件复杂、地质灾害频发的三峡库区大规模建设，随之而来的岩土边坡稳定性问题与日俱增。悬臂抗滑桩兼具抗滑能力强、结构灵活简单等优点已成为岩土防灾减灾及防护工程领域中应用最广泛的边坡防治技术。但随着大量治理工程中抗滑桩逐渐步入服役期中段或老化阶段，尤以西部严酷的硫酸盐侵蚀环境下抗滑桩服役期内不可避免地产生损伤积累、性能退化，甚至存在结构提前失效的安全隐患。确保抗滑桩结构在设计使用年限内能有效实现预定功能，保证防治工程自身50年长期安全性，已成为滑坡防治工程领域一个亟待解决的难题。因此，研究硫酸盐侵蚀环境下悬臂抗滑桩承载特性演化问题，为确保抗滑桩长期服役性能具有重要的科学指导意义和重要的工程实际价值。
　　本文依托重庆市自然科学基金重点项目“混凝土劣化与推力耦合作用下抗滑桩长期性能研究”（cstc2020jcyj-zdxmX0012）与重庆交通大学研究生教育创新基金项目“基于混凝土劣化的抗滑桩长期性能研究”（2019S0147），采用室内加速试验方法，结合硫酸盐侵蚀破坏机理，研究硫酸盐侵蚀环境下悬臂抗滑桩桩身混凝土物理力学性能演化规律和承载特性演化规律，分析了硫酸盐侵蚀对抗滑桩承载特性演化的影响。主要研究工作与结论如下：
　　（1）研制了悬臂抗滑桩硫酸盐-推力耦合侵蚀试验装置，采用质量分数5%、10%硫酸钠溶液与0.5倍荷载应力比耦合侵蚀悬臂抗滑桩，研究了悬臂抗滑桩剩余承载力、侧向位移、裂缝分布与破坏特征及弯矩等承载特性演化规律。
　　（2）悬臂抗滑桩剩余承载力呈现先上升再下降趋势，侵蚀30d时悬臂抗滑桩剩余承载力略有上升，比P0桩的最大减少率为-3.3%，侵蚀60d和90d时悬臂抗滑桩剩余承载力一直下降，比P0桩的最大减少率为4.0%。
　　（3）悬臂抗滑桩弯矩在桩长方向上分布是非线性的。弯矩集中分布在滑面以上30cm到滑面以下20cm的范围上，存在一个弯矩峰值，弯矩峰值位于滑面附近。弯矩从峰值点向两端逐渐衰减，离得越远，衰减越快。PS5桩组及PS10桩组在15cm、30cm、45cm及60cm测点弯矩基本上都大于P0桩对应测点的弯矩，PS10桩组在15cm、30cm、45cm及60cm测点弯矩平均增长率大于PS5桩组的，但PS5-90桩弯矩平均增长率最大，最大为30.6%。
　　（4）P0桩、PS5桩组及PS10桩组侧向位移曲线整体呈“三角形”分布，但从每级位移值相对大小细分，P0桩、PS5桩组及PS10桩组呈现不同侧向位移演化规律。悬臂抗滑桩桩顶位移呈下降趋势，PS10桩组的悬臂抗滑桩桩顶侧向位移下降得最快，PS10-90桩破坏时桩顶侧向位移比P0桩的最大减少率为32.1%。P0桩受荷段段侧向位移模式表现为绕滑面的刚性转动，呈线性；而PS5桩组和PS10桩组受荷段位移模式在不同阶段有着不同演化过程。硫酸盐侵蚀后悬臂抗滑桩裂缝分布范围变大，数量减少，间距变大，但裂缝宽度较小；硫酸盐侵蚀后悬臂抗滑桩具有“破坏变轻”的特点。