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滑坡是一种具有普遍性且危害巨大的地质灾害。它的危害具有全球性,世界上许多国家都饱受滑坡危害之苦,当然我国也不例外。对于对滑坡的治理,自19世纪五十年代开始,就已经有国家和机构进行滑坡灾害防治方面的研究。抗滑桩则是用来治理滑坡最常用且最有效的支护手段。作为新型支挡结构,抗滑桩具备施工简单、工期不长、投资合理等多方面优点。随着理论研究工作的不断深入,以及大量工程实践的积累,国内外在采用抗滑桩作为滑坡防治手段的技术上取得了很好的成就。广泛运用在公路、铁路建设中滑坡治理,并取得了良好的社会和经济效益。
对于抗滑桩而言,抗滑桩采用不同的推力分布形式、桩与桩之间的间距、锚固段的长度,岩土体结构、物理力学参数的选取的变化,都会对抗滑工程的抗滑效果产生直接的影响。
本文基于河南省嵩县白河乡南山滑坡的治理工程,以抗滑桩的优化设计为研究目标,从抗滑桩的推力分布和计算、桩间距以及嵌岩深度来考虑,以此完成对河南白河滑坡抗滑桩的优化设计。
本文主要研究内容及成果如下:
(1)分析了滑坡推力和土体抗力分布形式主要有有三角形,矩形和梯形分布三种模式,针对河南白河滑坡的受力特征,选用三角形为该滑坡主要的推力模式。应用极限平衡法和有限元强度折减法,对滑坡推力作更加合理的计算。通过二者的比较,采用两种方式计算的滑坡推力值几乎一致,更加确定了滑坡推力值的准确性。
(2)既使用综合考虑滑坡体抗剪强度参数,抗滑桩截面高度,基于桩间土拱效应原有桩间距计算模型中,推导的抗滑桩净距的计算公式对桩间距进行计算。又对考虑抗滑桩截面宽度对桩间距的影响和桩后土拱的强度条件的公式进行推导。综合二者的结论,再参照工程规范值,对河南白河滑坡的桩间距进行了优化计算。
(3)通过对刚性抗滑桩锚固深度的简化计算的推导,列出锚固深度的计算公式。并与工程实践中推荐的土质或软质岩层约为1/3~1/2桩长,对于完整,较坚硬的岩层采用1/4桩长的这一准则进行比较,求出河南白河滑坡嵌岩深度的最优值。
(4)采用大型有限元软件ADINA软件和PLAXIS软件对不同桩间距和桩深进行模拟,比较抗滑桩不同的桩间距和嵌岩深度的对滑坡防治的影响。