微型桩与堆积层滑坡相互作用机理及土拱效应研究

发布时间：2020-08-22 10:04

【摘要】：近年来,微型桩以其施工简便、布桩多样,应急能力强、场地适应性强等优点而逐渐应用于滑坡灾害治理中,人们对于静力作用下的微型桩与滑坡相互作用机理、变形破坏特征等开展了系统的研究,但对于微型桩抗震性能的相关研究较少。本文依托国家自然科学基金项目《微型桩与滑坡地震动力相互作用研究》(批准号41572261),对微型桩支护堆积层滑坡开展了振动台模型试验,结合数值模拟等研究手段,分析其动力相互作用机理、桩土变形特征,微型桩抗震作用特征等内容。在此基础上,对堆积层滑坡防治微型桩土拱效应开展数值模拟研究,初步提出了最佳桩径比建议。本文主要研究工作和成果如下:(1)依据原型边坡,结合振动台等设备参数,确定1:8的几何相似比缩尺,依据相似原理,推导衍生物理量相似比,指导模型试验材料参数配比。在此基础上,设计微型桩与堆积层滑坡相互作用试验方案,以静力试验为对照,开展振动台试验。(2)试验发现,堆积层滑坡在静力和动力作用下,微型桩最终变形破坏模式大致相同,主要为弯剪破坏,桩身及钢筋笼破坏后经历较大的塑性变形。与均质土相比,微型桩在嵌固段几乎无变形,弯曲破坏最低点在滑面处,桩前有压裂缝产生,桩后有拉裂缝产生,各排桩的弯曲破坏最高点在3~5桩径范围内,桩前产生拉裂缝,桩后产生压裂缝。桩后靠近滑面附近的堆积层土体均产生脱空,越靠近坡脚,脱空高度越大。(3)结合试验和数值模拟,分析3排桩的推力分配特征发现,动力作用下的各排桩的滑坡推力分配系数与静力条件下的不同。静力试验后排桩:中排桩:前排桩=0.40:0.37:0.23,静力数值模拟中后排桩:中排桩:前排桩=0.40:0.33:0.27,综合考虑,推荐实际微型桩设计中选用试验所得推力分配系数。地震作用中后排桩:中排桩:前排桩=0.51:0.17:0.32,地震数值模拟中后排桩:中排桩:前排桩=0.42:0.32:0.26,综合考虑,推荐实际微型桩抗震设计中选用模拟所得推力分配系数。(4)地震作用下,放大系数随滑坡高程增大而增大,微型桩所受土压力、弯矩、位移等均有明显的时程效应,随地震波而波动,加速度峰值是滑坡破坏失稳的主要因素。(5)在试验和模拟相互印证的基础上,对桩径比L/D=3、L/D=5、L/D=7等3种桩间距进行土拱效应分析,确定5倍桩径比时土拱作用最强,支护效果最佳。在此基础上,推算出静力加载中最佳桩径比L/D=5.5,地震作用下最佳桩径比L/D=5.9。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P642.22
【图文】：

技术路线图

试验设计流程图

振动台及测试系统

【参考文献】

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本文编号：2800556