懸臂樁三維土拱效應(yīng)及嵌固段地基反力研究.pdf

1、懸臂樁作為一種深層抗滑支擋結(jié)構(gòu)，因其具有抗滑能力強(qiáng)、節(jié)約建筑用地、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于加固巖土體切方及填方工程等領(lǐng)域。盡管懸臂樁的設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)正不斷得到發(fā)展，但當(dāng)前設(shè)計(jì)理論大多都基于平面假定，實(shí)際工程中常常遇到一些因設(shè)計(jì)理論簡化而導(dǎo)致的變形破壞現(xiàn)象。論文依托國家杰出青年科學(xué)基金(NO.50625824)、國家自然科學(xué)基金(NO.50878218)、“十一五”國家科技支撐計(jì)劃課題子題(NO.2008BAJ06B04)和國務(wù)院

2、三峽辦移民安置規(guī)劃司項(xiàng)目(NO.2008SXG02-2)，通過對懸臂樁施工進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，對懸臂樁樁間三維土拱效應(yīng)及嵌固段樁身的地基反力分布展開研究，主要工作及研究結(jié)論如下：
　　 (1)在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上，提出采用沿法向或推力方向土壓力的突變程度及突變范圍替代傳統(tǒng)的樁土承載比來衡量懸臂樁土拱效應(yīng)的發(fā)揮程度及作用范圍更趨合理。據(jù)此設(shè)計(jì)了懸臂樁室內(nèi)推樁模型試驗(yàn)，重點(diǎn)對懸臂樁樁周土內(nèi)部的應(yīng)力分布特征及樁周三維土拱效應(yīng)的作用程度及作用范

3、圍進(jìn)行研究，深入分析了樁周摩擦土拱效應(yīng)與直接土拱效應(yīng)之間的聯(lián)系，指出直接土拱承擔(dān)了絕大部分推力作用，并對樁周土的整體穩(wěn)定性起決定性作用。
　　 (2)通過對埋入式模型樁進(jìn)行室內(nèi)推樁試驗(yàn)，對比分析了上述兩種結(jié)構(gòu)形式樁周土的應(yīng)力分布及變形破壞模式。通過調(diào)整懸臂樁間距和改變滑體材料等方式，對比分析了樁間距及滑體材料特性對樁周起拱效應(yīng)的影響。在上述試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)而分析了樁周土拱效應(yīng)形成、發(fā)展與消散的全過程。
　　 (3)設(shè)

4、計(jì)了柔性板樁板墻加固斜坡填方地基的室外大型試驗(yàn)，分別采用樁前、樁后布置柔性擋土板的方式，對比研究了柔性板樁板墻背側(cè)的三維成拱效應(yīng)及擋土板土壓力的分布模式。通過摘取擋土板的手段，模擬了樁間土的卸荷過程，采用自制的簡易靜力貫入設(shè)備對拱腳剪切線附近的原狀土進(jìn)行測試，繼而研究了直接土拱拱腳處的極限剪切作用厚度。將監(jiān)測得到的擋土板土壓力與擬化簡倉法及卸荷拱法的理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，探討了柔性板樁板墻設(shè)計(jì)時(shí)土壓力的合理取值方法。
　　 (4

5、)依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及試驗(yàn)結(jié)果，將拱腳確定為最不利位置，運(yùn)用彈性理論對坡體切方前、后的應(yīng)力狀態(tài)作了分析，結(jié)合巖土強(qiáng)度準(zhǔn)則建立了考慮三維土拱效應(yīng)及切方卸荷效應(yīng)的懸臂樁樁間土穩(wěn)定性分析模型，進(jìn)而探討了土拱作用范圍與樁間土局部穩(wěn)定性之間的關(guān)系。在對樁間土拱整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出考慮樁周土自重及滑坡推力共同作用時(shí)樁間土整體穩(wěn)定性與最大樁間距的分析方法。
　　 (5)引入三角級數(shù)法，通過疊加原理建立了考慮空間效應(yīng)懸臂樁嵌固段地基反力計(jì)

6、算方法。通過對樁身嵌固段的樁-巖接觸壓應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，分析了摩擦效應(yīng)對樁-地基相互作用的影響，指出當(dāng)樁嵌入較完整的巖質(zhì)地基時(shí)，將樁底約束條件視為自由約束更為合理。為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算結(jié)果的合理性，將理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)監(jiān)測結(jié)果及普通K法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比。
　　 (6)論文最后分析了懸臂樁樁間土及嵌固段軟弱地基的加固措施，并針對錨桿加固樁間土及鋼管樁加固樁前嵌固段地基的有限差分模型進(jìn)行計(jì)算。據(jù)此，對錨桿加固樁間土的立面布置方式及錨桿設(shè)計(jì)鉆