A201003-2568

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1、中國科技論文在線http://www.paper.edu.cn?單排與多排抗滑樁抗滑阻力的優(yōu)化計(jì)算方法1,211,2萬玲，吳劍，魏作安1重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院，重慶（400044）2重慶大學(xué)西南資源開發(fā)及環(huán)境災(zāi)害控制工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶（400044）Email:wuj1986@gmail.com摘要：針對傳統(tǒng)抗滑阻力計(jì)算方法中存在的缺陷，以不平衡推力傳遞系數(shù)法為基礎(chǔ)，提出了一種簡便有效的抗滑樁阻力優(yōu)化計(jì)算方法，即矩陣數(shù)組法，該方法不僅可用于單排抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算，獲得最小的抗滑滑阻力和最佳設(shè)樁位置，而且可用于多（雙）排樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算。通過工程實(shí)例比對，結(jié)果顯示，矩陣數(shù)組法

2、比傳統(tǒng)方法更科學(xué)性。在重大滑坡防治工程中，如果將矩陣數(shù)組法與有限元法進(jìn)行結(jié)合，則計(jì)算結(jié)果更可靠、更合理。關(guān)鍵詞：抗滑樁；滑坡防治；抗滑阻力；巖土工程中圖分類號(hào):TU473.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言邊坡是人類工程活動(dòng)中最為常見的一種地質(zhì)環(huán)境，而滑坡災(zāi)害是地質(zhì)災(zāi)害的主要形式之一?；聻?zāi)害的防治措施比較多，抗滑樁因其具有抗滑能力強(qiáng)、設(shè)樁靈活、施工安全方便等[1-3]特征，而被廣泛應(yīng)用于滑坡治理中。在抗滑樁的滑坡防治工程設(shè)計(jì)中，抗滑樁所承受的[4]滑坡推力是工程樁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。針對這一問題，許多科技工作者進(jìn)行了一些研究，也取得了一些成果。目前，抗滑樁樁身受力的計(jì)算主要有兩種理論計(jì)算方法，這兩種計(jì)

3、算方法均僅是針對單排抗滑樁的，即使是用于單排樁的計(jì)算，也存在一些缺陷，更無法應(yīng)用于雙排或多排抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算。隨著滑坡體的大型化，現(xiàn)在雙排抗滑樁或多排樁已被逐漸應(yīng)用于滑坡[5]治理中。為此，本文在分析現(xiàn)有抗滑樁抗滑阻力計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，提出了一種更為合理且能適用于多排抗滑樁抗滑阻力計(jì)算的簡便優(yōu)化方法。2剩余下滑力曲線與抗滑阻力計(jì)算2.1剩余下滑力曲線[6]在滑坡治理中，抗滑樁與滑坡體是一個(gè)相互依存的復(fù)雜系統(tǒng)?；w作用于樁身上的滑坡推力也就是抗滑樁所要提供的抗滑阻力，滑坡推力的大小與滑體性質(zhì)、滑體的厚度、滑動(dòng)面的形狀、設(shè)樁位置、樁間距等因素有關(guān)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，一般先對滑坡體進(jìn)行工程

4、地質(zhì)勘察，了解滑體的工程地質(zhì)條件，對滑體的性質(zhì)進(jìn)行分析等，之后，以力學(xué)分析為基礎(chǔ)進(jìn)行滑體穩(wěn)定性計(jì)算。關(guān)于剩余下滑力的計(jì)算方法很多。目前，我國規(guī)范建議的計(jì)算方法為不平衡滑坡推力傳[7]遞法和其簡化方法，計(jì)算公式分別為：cl(cWosα?ulQ?sin)tα?aniiiiiiiiiPW=+?(sinαQcos)[αψ+]+P（1）iiiiii??11iFFssPFW=+?(sinαQcosαα)[clW+?(cosulQ?sinα)tan?]+Pψ（2）isiiiiiiiiiiiiii??11i?基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（10772205），博士點(diǎn)基金（200806110012

5、）資助項(xiàng)目。-1-中國科技論文在線http://www.paper.edu.cn式中，ψ為第i?1條塊上的滑坡推力的傳遞系數(shù)，在（1）、（2）式中分別為：i?1?iP為第i塊滑體上cos(αii??11??αα)sin(ii?α)與cos(αii??11??α?)taniiisin(α?α)。iFs的剩余下滑力，W與Q分別為i塊滑體上的豎直與水平載荷，u為i塊滑體上的孔隙水壓iii力，c與?分別為i塊滑體滑面上巖土體的粘聚力與內(nèi)摩擦角，α與l分別為第i塊滑體滑iiii面的傾角與長度，F(xiàn)為安全系數(shù)。具體推導(dǎo)過程請參閱文獻(xiàn)[7]。s應(yīng)用此法可反算出滑體當(dāng)前狀態(tài)下的安全系數(shù)F，繪出各條塊的

6、剩余滑坡推力曲線，s如圖1（曲線A），同理，根據(jù)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)，亦可繪出一條各條塊的剩余下滑力曲線，如圖1（曲線B）?？够瑯妒Ｓ嘞禄κＳ嘞禄χ粱翬5頂點(diǎn)的距離/m/kNDC極限狀態(tài)剩余下滑力曲線AE′5設(shè)計(jì)剩余下滑力曲線B圖1剩余下滑力曲線Fig.1Residualpushingforcecurves2.2現(xiàn)有抗滑阻力計(jì)算方法缺陷分析[7]在抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算中，抗滑阻力一般按兩種方法考慮。一種方法是按懸臂樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，將抗滑樁所在位置對應(yīng)的設(shè)計(jì)剩余下滑力（圖1中的曲線B，大小E′）作為抗滑阻力5考慮，不考慮樁前土體的抗力，此方案偏于安全，適用于懸臂樁的設(shè)計(jì)，但對于沉埋樁，采用此方

7、案計(jì)算得出的抗滑阻力就偏大，造成工程浪費(fèi)；第二種方法是把剩余下滑力曲線（圖1）中曲線B與曲線A的差值(E′-E)作為抗滑阻力，此方案雖然考慮了樁前土體的抗力，55但也有自身缺陷（后面會(huì)進(jìn)行分析），而且不能用于雙或多排抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算。2.3單排抗滑樁抗滑阻力優(yōu)化計(jì)算方法以不平衡剩余滑坡推力法為基礎(chǔ)，設(shè)P為抗滑樁所提供的抗滑阻力，按設(shè)計(jì)要求的安全系數(shù)進(jìn)行剩余滑坡推力的計(jì)算，這樣由公式（1）可以獲得抗滑樁所在位置的滑體的剩余下滑力為：PFW=+[sinα(QP