抗滑桩土拱效应的理论分析和数值模拟研究

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1、抗滑桩土拱效应的理论分析和数值模拟研究重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：马慧娟指导教师：陈建功教授学位类别：工程硕士（建筑与土木工程领域）重庆大学土木工程学院二O一五年五月TheoryAnalysisandNumericalSimulationofSoilArchingEffectonAnti-slidePilesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDe

2、greeByMaHuijuanSupervisedbyProf.ChenJiangongSpecialty:ME(ArchitecturalandCivilEngineeringField)CollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要在岩土工程学中，抗滑桩广泛应用于边坡和基坑支护等工程中。这种支护结构具有适应性强、施工周期短、施工工艺简单、可以降低工程造价等优势。自上个世纪四十年代，土拱效应理论被提

3、出，备受国内外学者关注，并进行了大量的理论分析、实验模拟和数值计算。抗滑桩桩间滑体，在滑坡推力作用下，土体之间相互挤压产生不均匀变形，导致土体主应力偏转形成以抗滑桩为拱脚的虚拟拱，并将滑坡推力沿拱轴传递给抗滑桩。土拱的存在协助抗滑桩工作，影响着抗滑桩支护结构的设计。虽然国内外研究抗滑桩土拱效应的文章很多，也对土拱效应的形成机理、拱形、土拱的受力机制、合理桩间距及抗滑桩截面设计等方面提出很多具有影响力说法，但影响土拱效应发挥的因素较多，因此，对土拱效应形成及其对抗滑桩设计的影响，还没有形成一致认可的理论和规

4、范。本文在总结前人文献的基础上，继续研究抗滑桩桩间土拱效应，主要工作和研究内容如下：（1）首先，总结国内外对抗滑桩、抗滑桩间土拱效应的研究现状，提出本文主要的研究目的、意义和创新点。（2）分析抗滑桩间土拱效应的形成机理以及拱脚、拱形、拱轴线等，提出自然平衡拱理论，并基于该理论推导出本文的合理拱轴线方程。（3）本文主要通过有限元软件ABAQUS分别对单排桩和双排桩中影响土拱效应的众多因素进行模拟分析，不仅证明了土拱效应的存在和土拱存在空间特性，同时总结了不同工况对土拱效应影响的规律。（4）最后重点推导出了基

5、于自然平衡拱理论的桩间距和挡板土压力的确定方法，并通过与其他桩间距和挡板土压力计算方法比较，证明本文提出的新方法可以用于实际工程中抗滑桩的设计。本文主要在总结国内外文献基础上，提出桩间距与挡板土压力计算新思路，并通过应用ABAQUS分析软件，对不同工况影响下，土拱效应变化规律的总结，提出应充分利用桩间土拱效应，来进行抗滑桩的优化设计，对工程实践有一定的指导意义和经济效益。关键词：土拱效应，抗滑桩，有限元分析，桩间距和挡板土压力I英文摘要ABSTRACTIngeotechnicalengineering,a

6、nti-slidepileiswidelyusedfortheprojectofsideslopeandfoundationpitsupporting.Thiskindofsupportingstructurehassomeadvantages,suchaswell-adapted,shortconstructionperiod,simpleconstructiontechnologyandlowconstructioncosts,etc.Thesoilarcheffecttheoryisproposed

7、sincethelastcentury40’s,whichattracttheattentionofscholarsathomeandabroad,andalotoftheoreticalanalysis,experimentsimulationandnumericalcalculationwereconductedtovalidatethetheory.Undertheeffectoflandslidethrust,thesolidmassbetweentheslide-resistantpilewil

8、lresulttheinhomogeneousdeformationduetothemutualextrusion,resultingintheprincipalstressdeflectionformedbyanti-slidepilesforvirtualarchfoot,andthentransferredtotheanti-slidepilealongthearchaxis.Soilarchcangivetheassi