一种抗滑桩优化设计方法在工程中的应用研究

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1、第29卷专辑固体力学学报Vol.29S.Issue2008年12月CHINESEJOURNALOFSOLIDMECHANICSDecember2008一种抗滑桩优化设计方法在工程中的应用研究*欧阳辉吴雪婷(中国地质大学工程学院，武汉，430074)摘要目前抗滑桩桩后推力和桩位的确定方法有多种，本文以抗滑桩受力分析为核心对这两方面进行了优化；计算抗滑桩的设计推力时，考虑抗滑桩对桩后岩土体的作用力；在滑坡稳定区确定桩位时，设桩处推力差值最小点即为抗滑桩的合理位置。并结合工程实例运用优化设计理论，治理效果验证了这种优化设计的可靠性。关键词抗滑桩，优化设计，

2、滑坡，设计推力，桩位0引言底部为法向反力N，扬压力U及切反力T,β为第iiii抗滑桩优化设计微观方面主要是桩结构本身的i条块所作用的动水压力PD与滑动面之间的夹i优化，宏观方面主要是与桩相关的外界因素优化，角，具体计算滑坡推力时，一般采用减小抗滑力法本文结合工程实例，对抗滑桩的桩后推力和合理的−(E)，所以第n条块的下滑力为：n桩位进行优化设计。EW=+sinααKWcos+1抗滑桩桩后推力的确定nnncnn在可能滑体、主滑断面上取序号为i的一个条()PW−+PWcosαnnn−1块分析其受力情况如图1所示。1PDcosβα−−{[WcosininK

3、sKWsinαα−(PW−−PW)sincnnn−1nnUP−+Dsinβ]tanφλclE}+(1)niinnnn−1n设边坡在未设置抗滑桩时的安全系数为K，此0时KK=由式(1)得，由顶端条块1,E=0，得到S00自然状态下的剩余推力曲线，如图2(b)。由图知，fd左边区域，剩余推力逐渐增加，属不稳定区。fd右边区域，剩余推力逐渐减少，属稳定区。抗滑桩宜布置在稳定区。选取一个合适的抗滑桩位置，根据工程实际需要确定合理的安全系数K。根据顶端条块1，SE0=0，由式(1)得E2,依此可求得抗滑桩以上边坡图1第i条块受力分析各条块间的设计剩余推力。根据

4、底端条块n，Fig.1StressanalysisoftheNo.ibarE=0，由式(1)得E=0，依此可求得抗滑桩以nn−1下边坡各条块间的设计剩余推力。得到一条不连续假定其上作用有垂直荷载W和水平荷载Q，前ii的设计剩余推力曲线BRMMQ′，见图2(c)。从图者指重力和地表荷载等，后者指指向坡外的水平向中可知，在不考虑抗滑桩在承受载荷时对抗滑桩以地震力KW及水压力PW等。该条右侧面上承受了cii下边坡土体或围岩产生反力的情况下，抗滑桩必须上一条块的不平衡下滑力E，其倾角α；左侧面i−1i−1承受的载荷为W，但事实上抗滑桩在承受载荷W的上为本条块

5、的不平衡下滑力E的反力，其倾角为α;ii时候，必然对抗滑桩以下边坡的土体或围岩产生反*通讯作者.Tel:13297984099,E-mail:oyh027@163.com.•116•固体力学学报2008年第29卷力P，亦即抗滑桩以下边坡在承受设计剩余推力的滑桩应承受的载荷：2基础上又增加了新的剩余推力载荷P2。因此，整个PP1=η(2)边坡的实际设计剩余推力曲线为BRMSQ曲线，抗WP=(3)滑桩以下边坡安全系数KK<，未达到设计要求。1−ηS由此可见，以剩余推力为载荷进行抗滑桩设计时，此外由于抗滑桩应承担的载荷P方向平行与整体边坡安全系数偏小，不能

6、满足设计要求。上一条块的滑动面，因此，设计滑坡推力时，要将P进行分解，其水平分量为其设计滑坡推力P，即：dWcosαP=(4)d1−η式中η为抗力系数。2抗滑桩合理位置的确定在确定边坡的设计安全系数后，根据式(1)，自上而下得到边坡各条块间的设计剩余推力，得到两条设计剩余推力曲线，见图2(d)。前者即hjk称为上设计剩余推力线，后者ln称下设计剩余推力线。如A点为稳定区内桩的位置，可以找出它在上设计剩余推力曲线上对应的设计剩余推力E，在下设计A剩余推力曲线上对应的设计剩余推力EA′，故有：W=E−E(5)AA'W()EE−AA'P==(6)11−−η

7、η由式(6)知，在η一定时，W=E−E越小，AA'抗滑桩承受的载荷越小，在其他因素允许的情况下，W=E−E最小的点即为抗滑桩的合理位AA'[2]置点。3工程实例3.1工程概况本文选取三峡某滑坡作为工程实例，滑体物质以碎石土为主，该滑体近期曾发生变形破坏，地表图2传递系数法分析简图可见滑坡陡坎及地裂缝。在三峡水库蓄水后，对滑Fig.2Theanalysisdiagramoftransfercoefficient坡的稳定性不利。特别是在水库水位下降或暴雨或两者同时出现时。滑坡可能出现滑坡整体失稳现象，为了准确确定桩的设计载荷，在进行抗滑桩设因此很有必要进

8、行治理。计时，可首先假定抗滑桩以下边坡的安全系数为3.2抗滑桩优化设计Ke，且KKeS>，在不考虑抗滑桩对桩