基于有限元法對(duì)抗滑樁在渠堤穩(wěn)定中的影響因素論文
1.引言
邊坡穩(wěn)定對(duì)工程的重要性不言而喻，邊坡失事方式多為邊坡失穩(wěn)或堤防滲流滑移失穩(wěn)引起滑坡，威脅水利工程及周邊群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。其危害大小與當(dāng)?shù)氐匦螚l件，居民點(diǎn)位置，水流排泄條件等關(guān)系密切。對(duì)邊坡的穩(wěn)定安全國內(nèi)外學(xué)者已做了很廣泛的研究。對(duì)于邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析計(jì)算，國內(nèi)外學(xué)者也已提出了很多計(jì)算方法，例如：極限平衡法、塑性極限分析和滑移線場(chǎng)法等。
2.工程概況
該工程為高填方渠堤工程，由于渠堤高程較大，達(dá)到 6 ～ 8m，局部達(dá)到 10m 左右，設(shè)計(jì)采用非膨脹土填筑堤身。填方渠堤邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)按一級(jí)土壩建筑物要求取 1.5。
3.工程邊坡防護(hù)措施研究
為滿足渠堤的高填方要求，采用了一系列提高填方渠堤邊坡穩(wěn)定的加固措施，主要包括：在高填方渠堤外側(cè)設(shè)置抗滑樁，戧臺(tái)、提高外坡邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)；放緩渠堤內(nèi)外邊坡提高渠坡安全度。
4.抗滑樁影響因素研究
工程中抗滑樁位移和內(nèi)力計(jì)算通常采用懸臂樁法。即滑動(dòng)面以上樁體視為懸臂構(gòu)件，滑動(dòng)面以上作用于樁身的滑坡推力分布形式近似為矩形或三角形分布，假定滑坡推力方向與滑動(dòng)面平行�；瑒�(dòng)面以下樁體的錨固段，內(nèi)力根據(jù)滑動(dòng)面處的彎矩和剪力按地基彈性抗力系數(shù) K計(jì)算。按彈性地基梁計(jì)算樁身內(nèi)力和變位時(shí)根據(jù)對(duì)地基系數(shù)的假定的不同分為“K”法、“m”法、“c”法。當(dāng)滑床為較完整的巖質(zhì)和硬粘土層時(shí)，通常采用“K”法，即地基系數(shù)為常數(shù) K；當(dāng)滑床為硬塑一半堅(jiān)硬的砂粘土、碎石土或風(fēng)化破碎成土狀的軟質(zhì)粘層時(shí)，采用“m”法，即地基系數(shù)隨深度呈線性增加。
4.1 結(jié)構(gòu)形式
本工程抗滑樁使用水泥攪拌樁 , 水泥攪拌樁以其施工時(shí)無噪音、無泥漿廢水污染、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于基坑支護(hù)，堤防、天然邊坡的抗滑穩(wěn)定加固中。水泥攪拌樁在工程應(yīng)用中，多采用連續(xù)結(jié)構(gòu)形式，即可作為擋土墻起到擋土抗滑作用，又可作為防滲帷幕起到截滲作用。
4.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
本工程填方渠堤外坡，要求在渠道正常運(yùn)行工況下安全系數(shù)采用簡(jiǎn)化畢肖普方法計(jì)算不小于 1.5。采用水泥攪拌樁加固后，在洪水綜合影響等級(jí)高和較高渠段，正常運(yùn)行工況下，渠堤外坡采用簡(jiǎn)化畢肖普法計(jì)算的安全系數(shù)，應(yīng)分別不小于 1.75 和 1.6。
4.3 影響因素研究
以下將以填方高度 10m，坡比 1:2 的典型斷面為例研究水泥攪拌樁作抗滑樁的支護(hù)效果和影響支護(hù)效果的因素。采用基于強(qiáng)度折減原理的有限元軟件進(jìn)行研究。有限元法具有不受邊坡幾何形狀和材料不均勻限制的優(yōu)點(diǎn)，能準(zhǔn)確反映出邊坡土體的'應(yīng)力應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系，能夠考慮土體復(fù)雜的非線性關(guān)系，是目前邊坡穩(wěn)定性分析中較為理想的方法。
5.結(jié)論
工程最后結(jié)合影響水泥攪拌樁支護(hù)效果因素的分析，并根據(jù)各渠段的坡高、坡比和地質(zhì)條件，初步確定各渠段水泥攪拌樁的長度、斷面尺寸、樁間距。洪水綜合影響等級(jí)高重點(diǎn)渠段，適當(dāng)加長水泥攪拌樁的樁長和減小樁間距，提高渠坡穩(wěn)定安全系數(shù)。
本文主要通過有限元軟件研究了抗滑樁在高渠坡的邊坡穩(wěn)定的影響因素研究，抗滑樁作為邊坡，堤防，渠堤等的支擋結(jié)構(gòu)，具有施工快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域的邊坡加固中得到廣泛應(yīng)用。通過文章的研究表明增大水泥攪拌樁的樁長和斷面尺寸，減小樁間距將有利于水泥攪拌樁的加固效果，但將會(huì)增加工程投資。同時(shí)在使用水泥攪拌樁作為抗滑樁以后會(huì)引起渠坡堤防等的浸潤線的變化，應(yīng)分析確定對(duì)實(shí)際工程的影響合理確定抗滑樁的設(shè)計(jì)參數(shù)。文章的研究將為以后的工程提供參考。
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