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《A201003-2568》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
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