抗滑桩上的滑坡推力计算

发布于：2022-08-01 17:11:01 来自：道路桥梁/道路工程 0 36 [复制转发]

滑坡推力

作用于抗滑桩上的滑坡推力，与滑坡性质、滑体厚度、滑面形状以及桩的位置、间距等因素相关。一般先用工程地质法的各种手段，对滑坡稳定性进行分析，然后辅以力学计算。由于桩间土拱对滑坡推力的影响机理尚不清晰，通常假定每根桩所承受的滑坡推力等于桩距(相邻两根桩中心的距离)范围之内的滑坡推力。剩余下滑力的计算有两种模式，分别通过加大下滑力、折减抗滑力进行计算。

1) 计算基本假定

①在沿滑动主轴方向的地质纵断面图上，按滑面的产状和岩土性质划分为若干铅直条块，由后向前计算各条块分界面上的剩余下滑力即是该部位的滑坡推力；

②每段滑体的下滑力方向与其所在条块的滑面平行；

③横向按单位宽度计算，不考虑两侧的摩擦阻力；

④视滑体为连续而无压缩的介质，由后向前传递下滑力并作整体滑动，不考虑滑体内部的局部应力作用。

2) 滑体上的作用力

第i 个条块滑体上的作用力可分为基本力系和特殊力系两类。

基本力系包括滑体自重Wi、上一条块传递来的剩余下滑力Ei-1、下一条块产生的支撑力Ei、滑床反力Ni、滑面的抗滑力Ti；

特殊作用力系只有在可能出现的情况下，才列入计算，其主要包括作用在条块上的外部荷载Pi、动水压力Di (滑体饱水或其下部饱水且与滑带水相连通时考虑)、滑床上产生的浮托力Si、滑头水系有压力水头时的浮托力Si’ 及地震力Esi等。

3) 各作用力的计算

4) 通过加大下滑力计算

5) 通过折减抗滑力计算(推荐)

05 滑坡推力计算

计算滑坡推力时，首先根据试验资料、经验数据等进行综合分析，拟定各条块滑面的ci、φi值，或整个滑面的平均c、φ值，令F=1，依次计算各条块的剩余下滑力，并要求滑坡前缘出口的剩余下滑力等于或趋近于零。若不为零，则需调整c、φ值，重复计算，直至等于或趋近于零为止，即反算求得c、φ值，如曲线a，进而综合确定滑面(带)的强度指标。

其次，根据工程要求，选定安全系数F，再重新计算各条块的剩余下滑力，即为设计下滑力，如曲线b。滑坡前缘出口处的最终不平衡下滑力，其为抗滑桩设计的主要依据之一。最后，根据选定的桩位、桩间距，计算作用在每根桩上的滑坡推力。

滑坡推力曲线

06 滑坡推力分布形式

滑坡推力分布及其作用点位置，与滑坡类型、部位、地层性质、变形状况及地基系数等因素有关。当滑体沿断面高度均匀向下变形、地基系数为常数时，推力呈矩形分布；当地基系数沿断面高度呈线性变化时，则推力呈三角形分布；当地基系数在顶部呈线性变化、底部为常数时，则推力呈梯形分布。

当滑坡为堆积层、破碎岩层时，下滑力自上而下呈三角形分布，由于滑体与滑床间存在摩擦，其下滑力有所减小，因而整个分布图形接近于抛物线形。一般而言，若滑体变形是均匀向下蠕滑，当滑体是一种黏聚力较大的地层(如黏土、土夹石等)，其推力分布图形可近似按矩形考虑；若滑体是一种以内摩擦角为主要抗剪特性的堆积体，其推力分布图形可近似按三角形考虑，甚至按二次曲线考虑；介于此两者间的情况，可假定为梯形。实际工程中，一般根据具体情况采用三角形、梯形或矩形分布。

07 桩周岩土抗力

设置抗滑桩后，当抗滑桩受到滑坡推力作用产生变形时，一部分滑坡推力传递到桩前滑体(滑面以上)，另一部分通过桩体传递到锚固段地层(滑面以下)。抗滑桩周围岩土体对抗滑桩的抗力作用称为桩周岩土抗力，其中滑面以上的称为桩前滑体抗力，或受荷段地层抗力；滑面以下的为锚固段地层抗力。

① 地基系数为常数(即“K”法)的假定，适用于较完整岩层和硬黏土；

② 地基系数与深度成正比例增加(即“m”法)的假定，适用于硬塑至半坚硬的砂黏土、碎石类土或风化破碎的岩层。

2) 弹性抗力

在弹性限度内，与变位成正比的桩周岩土抗力称为弹性抗力，根据弹性理论，由地基系数计算桩周岩土作用于桩身的弹性抗力值及其分布。假定地层为弹性介质，桩为弹性构件，作用于桩侧任一点y处的弹性抗力

3) 桩前滑体抗力桩前滑体抗力与滑坡性质、桩前滑体规模等因素相关。试验表明，桩前滑体体积愈大，抗剪强度愈高，滑面愈平缓、粗糙，桩前滑体抗力愈大，反之愈小。此外，还与是否存在多层滑面有关。当抗滑桩在滑坡推力作用下产生变形，滑面以上桩前滑体抗力小于桩体所提供的极限抗力时，桩前滑体将产生隆起破坏，或沿桩前滑体中某一薄弱面产生剪切破坏。

桩前滑体抗力可由极限平衡时滑坡推力曲线、桩前被动岩土压力或桩前滑体的弹性抗力(桩前剩余抗滑力)确定，设计时选用较小值。

①根据滑坡推力曲线确定桩前滑体抗力时，假定滑坡处于极限平衡状态，滑面以上的c、φ值根据反算法确定时，抗滑桩需要承受的推力(桩上设计荷载)为T=E-P 。

②以桩前被动土压力作为桩前滑体抗力时，可按朗肯被动土压力公式计算。

③采用地基系数法时，将滑面以上桩身所受的滑坡推力作为已知设计荷载，然后根据滑面上下地层的地基系数，把整根桩视为弹性地基梁进行计算，不考虑滑面存在的影响。

应特别注意，若桩前滑体将被挖掉或可能滑动，则不存在桩前滑体抗力，此时应将滑坡推力直接作为桩上设计荷载。

桩前滑体抗力的分布图形基本呈抛物线，抗力的最大值出现在滑体中部，靠近滑面的应力较小。当滑体为黏性土时，由于黏聚力影响，顶端抗力较滑体为松散介质时大，合力重心也较高。在工程设计中，桩前滑体抗力一般采用与滑坡推力相同的应力分布形式，也可采用抛物线分布形式。当采用抛物线分布时，可将抗力图形简化为一个三角形和一个倒梯形。

4) 锚固段地层抗力

锚固段地层抗力分两种情况：①抗滑桩锚固在完整岩层中，此时把滑面以下的地层当作半无限的空间弹性体，抗滑桩处理为插入其中的一根杆件较为合适，因按空间弹性体计算较为复杂，故一般采用弹性力学中简便的链杆法计算，滑面处的抗力图形有明显的应力集中现象；②抗滑桩锚固在破碎岩层或堆积层中，此时可将地层视为弹性介质，采用地基系数法较为合适，而滑面处抗力较小。