无挡板抗滑桩桩间土体滑塌剪切带形成机理及其影响研究

摘要

随着我国经济的飞速发展，工程建设日益兴起。作为最常见的岩土工程：深基坑和高边坡，如今在我国越来越多。当我们在这些工程上取得进步的同时，暴露出来的问题也越来越多，像基坑失稳、边坡滑坡这些问题一直存在，崩塌、泥石流等地质灾害也时有发生。抗滑桩作为一种具有施工简捷、抗滑能力强、对坡体扰动小、安全储备高的支挡结构，近些年来在我国被广泛运用，尤其在岩土工程领域。然而，对于抗滑桩的研究这些年来也一直没停过，但大多数都集中在抗滑桩的优化设计方面，土拱效应也时有研究，而在土体稳定性这方面，尤其是关于抗滑桩桩间土体稳定性的研究，则少之又少。因此，本文以无挡板抗滑桩为研究对象，采用理论分析与数值模拟相结合的手段，以局部化剪切带为切入点，对桩间土体滑塌失稳机理进行理论研究，并对其渐进性进行分析。与此同时，对桩间土体滑动面的三维分布特征进行总结，再结合强度折减法，讨论分析土体粘聚力、内摩擦角、临空面宽度、临空面高度这4个因素对桩间土体稳定性的影响，然后根据目前研究的实验成果，将理论与模拟分析得出的结果与之进行对比分析。得出以下主要结论: （1）无挡板抗滑桩桩间土体的滑塌失稳现象能通过FLAC3D有效的模拟出来，而且桩间土体的滑塌失稳是一个渐进性破坏过程，在这个过程中，会伴随有局部化剪切带的出现，且局部化剪切带具有一定的宽度，最先在桩底的临空面附近形成，然后以一定倾角沿土体向上发展，直至贯通到土体表面，形成连续的滑动面，然后桩间土体会沿着滑动面发生滑塌失稳，而且剪切带在空间具有一定的三维分布，其与水平面的交线呈抛物线形，与竖直面的交线近似呈对数螺旋形，且当其发展至土体表面时，几乎与水平垂直； （2）本文利用FLAC3D软件，模拟出桩间土体局部化剪切带的形成及发展过程，进一步研究桩间土体的滑塌失稳机理，同时确定滑动面的三维分布特征，再结合强度折减法，计算出桩间土体的稳定性系数，系统的对桩间土体的稳定性进行分析； （3）本文从土体强度和边界约束的角度考虑，选择土体粘聚力、内摩擦角、临空面宽度、临空面高度这4个因子，并采用单因子变量原则讨论分析这4个因子对桩间土体剪切带的形成及分布、滑动面的三维分布特征、桩间土体稳定性的影响。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 前言

1.1.1 问题的提出

1.1.2 研究意义

1.2 研究现状

1.2.1 关于土体剪切带研究现状

1.2.2 关于桩间土体稳定性的研究现状

1.3 本文的主要工作

1.3.1 主要内容

1.3.2 技术路线

第2章 关于桩间土体滑塌失稳理论基础

2.1 关于桩间土体剪切带的形成机理分析

2.1.1 桩间土体的剪切破坏机理

2.1.2 关于桩间土体剪切带发展过程的分析

2.1.3 判断剪切带形成特征点

2.2 有关桩间土体滑塌失稳的理论研究

2.2.1 桩间土体滑塌失稳过程分析

2.2.2 桩间土体滑动面的标准判定

2.3 关于桩间土体稳定性的理论分析

2.3.1 有关强度折减法的基本理论

2.3.2 利用强度折减法对桩间土体稳定性进行判断

2.4 本章小结

第3章 抗滑桩桩间土体滑塌失稳的数值模拟

3.1 建立数值模型

3.1.1 FLAC3D软件的简介

3.1.2 建立数值模型

3.2 桩间土体滑塌剪切带的形成机理

3.2.1 桩间土体剪切带的形成过程

3.2.2 剪切带倾角发生的变化

3.2.3 剪切带三维分布特征

3.2.4 土拱效应对剪切带分布的影响

3.3 桩间土体滑动面的分布特征及与现有实验成果对比分析

3.3.1 桩间土体滑动面的确定

3.3.2 滑动面三维分布特征

3.3.3 与现有实验成果对比分析

3.4 桩间土体的稳定性分析

3.5 本章小结

第4章 桩间土体滑塌剪切带的影响因素

4.1 粘聚力的影响

4.1.1 粘聚力对剪切带发展的影响

4.1.2 粘聚力对滑动面性状的影响

4.1.3 粘聚力对桩间土体稳定性系数的影响

4.2 内摩擦角的影响

4.2.1 内摩擦角对剪切带发育的影响

4.2.2 内摩擦角对滑动面性状的影响

4.2.3 内摩擦角对桩间土体稳定性系数的影响

4.3 临空面宽度(桩净距)的影响

4.3.1 临空面宽度（桩净距）对剪切带发育的影响

4.3.2 临空面宽度对滑动面性状的影响

4.3.3 临空面宽度对桩间土体稳定性系数的影响

4.4 临空面高度的影响

4.4.1 临空面高度对剪切带发育的影响

4.4.2 临空面高度对滑动面性状的影响

4.4.3 临空面高度对桩间土体稳定性系数的影响

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果

致谢