抗滑桩后滑坡推力分布定量分析.pdf

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1、第45卷第11期人民长江V0l_45．No．112014年6月YangtzeRiverJune，2014文章编号：1001—4179(2014)11—0060—04抗滑桩后滑坡推力分布定量分析王敏泽(山西省建筑科学研究院，山西太原030001)摘要：基于一个公路滑坡抗滑桩模型，将滑带土视为应变软化和硬化两种介质构成，分别采用Weibul1分布的剪切本构关系和分段直线方程进行描述。利用求系统极值的尖点突变理论将描述应变硬化和应变软化两种介质的本构关系方程引入，在此基础上推导出抗滑桩所受滑坡推力分布的计算公式，并重点分析了上述两种剪切本构关系方程中主要参数对抗滑桩所受滑坡推力分布形式的影响

2、。最后将推导公式应用到一个工程实例中，计算结果与现场实测结果能够较好吻合。关键词：突变理论；分布形式；抗滑桩；滑坡中图法分类号：P642．22文献标志码：A目前为止，在抗滑桩后滑坡推力计算中对滑坡推1模型建立及公式推导力分布特征的选择，通常假设滑坡推力分布为三角形、矩形或者梯形分布，具体选择哪一种也存在不同的认取某公路边坡抗滑桩为研究对象(见图1)。在进识，带有严重的随意性。在理论研究方面，日本学者申行力学分析时对公路滑坡进行简化(见图2)。润植认为将滑坡体视为散体用三角形分布，合力作用点为三分点处。铁道部第二勘测设计院建议，滑体均匀向下蠕动且凝聚力较大，可近似按矩形考虑；滑体内摩擦角

3、较大可近似按三角形考虑，甚至按二次曲线考虑，介于以上两者之间可按梯形考虑。戴自航认为滑坡推力分布及其合力作用点位置受滑坡的类型、滑动面形状、部位、地层性质、抗滑结构变形情况及地基系数等综合因素的影响。李海光对于液性指数较小、刚度较大和较密实的滑体，顶层和底层变形一致图1某山区公路滑坡治理的剖面的，滑坡推力的分布为矩形：对于液性指数较大、刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体，其靠近滑面的变形较大的，滑坡推力的分布为三角形：介于上述两者之间的假定为梯形。上述研究主要是从定性方面来分析，其存在的最大缺陷是无法对滑坡推力分布定量化。本文以沿基岩面失稳的土质类滑坡为研究对象，考虑了滑体一滑床接触面同

4、时由应变硬化和应变软化两种介质构成，利用尖点突变理论推导出抗滑桩所受滑坡推力的计算公式，分析了两种剪切本构模型中主要参数对抗滑桩所受滑坡推力分布形式的影响。图2抗滑桩后滑坡推力简化分析模型收稿日期：2014—04—30作者简介：王敏泽，男，高级工程师，主要从事岩土工程加固方面的研究。E—mail：540583527@qq．eom第11期王敏泽：抗滑桩后滑坡推力分布定量分析61滑动面以上抗滑桩的高度为日，作用在抗滑桩推r+。一i力的合力为E，滑楔体总高度为z，其总重力为，平均重度为；坡面与水平面的夹角为；滑动面与水平面(3)u／+．夹角为；滑动剪切带厚度为Ah；滑动剪切带常常由应根据几何

5、关系有：变硬化介质和应变软化两种介质构成，长度分别为≤．一1=H2(4)U^一，和￡，其中应变软化介质高度为z：。滑楔体位移变)化Z—J很小，在滑动过程中不考虑下滑楔体内部的应力和变=t+z=日(5)形。对于应变硬化型滑带土，采用双曲线方程进行描：=z志(6述，也可采用分段直线方程进行描述。这里采用分段令_dV：0，可得：直线方程(见图3)，即：dVGsu=xp[_(¨[一G2Uh]。+Ec。一Wsi=0(7)式中，△为剪切带的厚度；“为滑坡沿滑移面的蠕滑式(7)是平衡条件，在突变理论分析中称为平衡位移；为应变硬化开始点的位移；1．为“对应的抗曲面。根据平衡曲面的光滑性质Vm：0，可求

6、得尖点剪应力；G。，G：分别为应变硬化介质对应于0≤u≤“值，即：和“>u的剪切模量。u=u=()u。=()()对于应变软化型滑带土，可采用一种基于Weibul1分布函数的方程来描述其应力一应变关系(见图3)，：(m+1)(8)即：根据m不论怎么取值，上式可化简为M。=(1—2．3)u。(9)Jl=expP[一(](f2)将平衡曲面式(7)表示在尖点处状态变量值。作Taylor展开，可得尖点突变模型的标准形式：。：m。式中，G为初始剪切模量；Gu／Ah为剪切带初始抗剪()，+()+6：0(10)刚度；“。为峰值应力对应的应变；m为曲线同族指数，其中：也称为均匀性指标，m越大其应变软化性

7、质越明显。。0==—(—————⋯llJm+1)‘0’=——————————__(1-一C)J(t12Z)Jm(，n+1)：’~iexp()(L13j)．L2：———_竖—州p(’(14)为求得E的极小值，可对式(10)求导得：M—1图3两种典型的接触面应力一应变关系曲线3(——)+口=0(15)由图3可知，只有当>1,时，滑坡体才有可能进联立式(10)、(11)、(12)和(15)可得：入临界破坏状态。在u>u时，取单位厚度进行分析，系统总势