基于抗滑桩土拱效应形成的细观数值模拟.pdf

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1、第32卷第12期地质通报Vo1．32．NO．122013年12月GEoLoGICALBULLETINOFCHINADec．，2013基于抗滑桩土拱效应形成的细观数值模拟彭帅，汪华斌，周博，李纪伟PENGShuai，WANGHua—bin，ZHOUBo，LIji—wei华中科技大学土木工程与力学学院．湖北武汉430074SchoolofCivilEngineering&Mechanics．HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,Hubei,China摘要：通过PFCm数值模拟软件模拟边坡抗滑桩，研究不同桩型、桩间距及不同土体孔隙

2、率对抗滑桩土拱承载能力的影响．利用颗粒位移不同对颗粒进行染色，进而观察土拱效应的形成、发展和破坏的过程。通过一系列数值模拟的比较，揭示出方形抗滑桩的土拱效应比圆形桩承载能力更强，且当桩间距S=4．6D时，土拱达到极限承栽能力，之后土拱效应逐渐破坏。根据砂土孔隙率越大土拱效应越明显，但是超过一定区间抗滑桩将失去作用。指出桩的嵌入深度和滑动面以下土层同时影响土拱的承载能力。在观察抗滑桩土拱效应的形成发展及破坏的过程中，从细观角度分析桩间土体的位移与桩的边长之比P在(O．2，O．8)时，才能产生有效的土拱效应关键词：土拱效应；颗粒流；位移染色：细观分析中图分类号：P694文献标志码：A文章编号：1

3、671—2552(2013)12—1993—08PengS，WangHB，ZhouB，LiJW·Microscopicnumericalmodelingresearchbasedontheformationofsoilarchingefect．GeollogicalBulletinofChina,2013，32(12)：1993—2O00Abstract：ThispapertriestOmodeldiferentpiletypes，diferentpilespacinganddiferentsoilporositiesinthesimulationtOanal3zediferentbeari

4、ngcapacitiesofsoilarchingandrevealstheformation，developmentanddestmctionofthesoilarchingbystainingparti—clesofdiferentdisplacementsinthemode1．Throughacomparisonofaseriesofnumeticalsimulations，theauthorshavefoundthattherectanglepilecreatesmuchmorebeatingcapacitythanthecirclepileandwhenthepilespacing

5、is4．6D，thebearingcapacityofsoilarchingwila~ainthehmitation．Afterthat，thesoilarchingefectwillgraduallydisappear．Withinacertainrange，thehighertheporosityis，themoreobviousthesoilarchingefectinthesandwillshow，andtheembeddingdepthofthepilewiththesoilbelowtheslidingsurfaceafectsthebearingcapacityofsoilar

6、chingsimultaneously．Fromthemicro—analysistheauthorshavereachedtheconclusionthatonlywhenthedisplacementandlengthofpileratioareintherangeof0．2—0．8canthesoilarchingplayarole．Keywords：soilarching；particleflow；stainparticle；Micro——analysis英国科学家Roberts在1884年发现了粮仓效的影响因素主要包括桩间距、桩的形态、土质的不同应，这是最早提出的拱效应l1I。Te

7、rzaghi于1943年通(即颗粒形态的变化及桩的嵌入深度)，并认为桩间过活动门试验证实了土力学领域也存在拱效应，并土体变形与桩头变形比r存在一个适当区间(1，2)，将这种由屈服土体转移到临近刚性边界的应力传递当r不在这个区间时不能产生有效土拱效应，同时，现象称为土拱效应。Wang等E2~1974年研究了边坡抗总结当桩间距．s≥5D时．桩间土拱效应不能发挥作滑桩的土拱效应，总结出在砂土和粘性土边坡中存用_．只