基于FLC3D的微型抗滑桩合理布桩形式研究

基于 FLC3D 的 微型抗滑桩合理布桩形式研究

王益

（ 1.重庆交通大学，重庆 400074）

【摘要】：滑坡抢险工程中，微型抗滑桩结构的应用越来越广泛以FLAC3D6.0数值模拟软件为计算工具，研究了桩间距对微型桩土拱效应的影响，研究结果表明：微型桩与传统矩形桩在土拱拱脚上存在较大差异，且需考虑各排桩之间的相互作用；微型抗滑群桩考虑土拱效应的合理桩桩间距和桩排距均为5倍桩径。

【关键词】：微型桩；桩间距；土拱效应

引 言

传统抗滑桩由于结构庞大，施工周期长，工序复杂，且需要大型机械设备和良好的施工条件，在某些滑坡抢险治理工程中并不实用，基于“快速、安全、经济”的防治理念，微型组合桩在边坡加固中的应用越来越广泛。

一、沥青路面有限元模型的建立

建立高10米的矩形块体模拟上部滑坡体，网格划分微型桩为0.05m×0.05m×0.05m，滑坡体为0.1m×0.1m×0.1m，下文数值模型均采用此网格密度。施加60kPa的均布荷载模拟滑坡推力，固定下边界z方向位移，左右边界y方向位移，前后边界固定z方向位移，定义x=0截面上的桩为中桩，y坐标从小到大的桩分别定义为1#、2#、3#桩，靠近荷载的桩为后桩，远离荷载的桩为前桩。原位取样测定土体力学参数如表1，数值模型试验边坡模型如图1。

表1 数值模拟试验材料力学参数

图1 数值模拟试验模型示意图

二、不同桩间距微型桩土拱效应分析

(a)测线1 (b)测线2

图2 两种测线上土体水平应力曲线

图2(a)图中AB段可知：在桩间距为3d时，桩间土体应力有明显的减小的过程，主要原因为后排桩与土体之间的相互作用使得土体将荷载转移到微型桩上；随着桩间距的增大，在5d桩间距时，曲线的起伏变化明显变缓，继续增大桩间距，曲线基本趋于平缓，后排桩桩间土体水平应力几乎不再减小，表明随着桩间距的增加，后排桩与桩间土体之间的相互作用，即后排桩桩间土拱效应在逐渐减弱。在图中CD段，由于中排桩承受了大部分土体传来的荷载，传递到中排桩之后土体的应力很小，因此前排桩与土体之间的相互作用关系表现得很弱。

图2(b)图中EF段可知：该区段上土体应力随桩间距不断增大表现出来的规律与测线1中AB段一致：桩间距较小时土体通过桩土之间的相互作用将荷载传递到微型桩中，土体应力呈现出减小的趋势，随着桩间距不断增大，中排桩桩间土体与微型桩的相互作用逐渐消失，在5d桩间距时土体中应力几乎保持不变，到7d桩间距时，土中应力增加，表明中排桩桩土之间存在桩间土拱效应的临界桩间距大约在5倍桩间距，超过此桩间距之后，土拱效应几乎完全消失。对比AB、CD、EF三段的曲线土体水平应力的表现得到各排桩与土体相互作用强弱关系为：后排桩>中排桩>前排桩。从经济效益出发，5d桩间距在充分发挥微型桩支护性能和桩土间相互作用的同时，更为经济实用，是较为合理的微型桩布桩间距。

结论

桩间距和桩排距为5d×5d的梅花形布置的微型群桩结构是最优的微型桩布置形式。

参考文献

1. 张力, 赵振宇, 刘力璇, 李超, 李鑫, 邱树茂. 基于现场试验与数值模拟的微型桩设计参数优化[J]. 北京交通大学学报, 2019, 43(04): 52-57.

2. 李志雨, 何晖, 郭智. 基于桩间土拱效应的微型桩间距的分析[J]. 山地学报, 2015, 33(03): 326-330.

3. 谷拴成, 甄希翠. 微型桩加固边坡的合理桩间距确定[J]. 地下空间与工程学报, 2015, 11(06): 1617-1621.