摘 要

我国土木工程正蓬勃发展，边坡稳定性是土木工程学中经常遇到的课题。如果处理不当，边坡的不稳定性将导致山体滑坡，不仅会影响工程的进度，还会造成工程事故，甚至造成人员伤亡。在当今地质环境灾害防治的大背景下，工程开挖等工程活动必定会使原有稳定地质边坡体的应力场发生改变，本论文旨在探讨其改变对于抗滑桩工程性状的影响，研究开挖对周边环境的影响，从而避免边坡失稳，保证工程进展。本文首先介绍了国内外边坡防护技术的生产工艺研究和发展概况，指出抗滑桩对于边坡工程的作用与效果，然后研究了抗滑桩对于不同土质的影响效果。最后基于以上研究，对比研究了单双排抗滑桩对于边坡加固工程的利弊并给出了抗滑桩内力值与位移值。

本文认为，当抗滑桩长度较小时，抗滑桩设置在边坡的中下部可以更好地提高边坡的安全系数，设置在边坡的中间最有利于边坡的稳定性。当抗滑桩设置在坡脚和坡顶时，改变抗滑桩长度对坡度安全系数的影响不大;当抗滑桩设置在边坡中间位置时，桩长变化对边坡安全系数的影响很大，并且存在桩长临界值。当桩长低于临界值时，增加桩的长度可以提高边坡的安全系数，两者之间的关系近似为线性;当桩长大于临界值时，增加桩长不会提高坡度的安全系数。当存在地下水时，抗滑桩的力学特性会发生微妙的变化，应变点会变得比较密集。双排抗滑桩比单排抗滑桩能够更好地加固抗滑桩，但是花费的代价也更大。

关键字：抗滑桩；岩土力学；边坡；滑动面 ：安全系数

Analysis of engineering characteristics of slope protection and anti-slide pile

Abstract

China's civil engineering is booming, and slope stability is a common problem in civil engineering. If not handled properly, the instability of the slope will lead to landslides, which will not only affect the progress of the project, but also cause engineering accidents and even cause casualties. In the context of today's geological environmental disaster prevention and control, engineering activities such as excavation will inevitably change the stress field of the original stable geological slope. This paper aims to explore the impact of its changes on the engineering properties of anti-slide piles. Excavation affects the surrounding environment, thus avoiding slope instability and ensuring the progress of the project. This paper first introduces the research and development of production technology of slope protection technology at home and abroad, points out the effect and effect of anti-slide pile on slope engineering, and then studies the effect of anti-slide pile on different soil quality. Finally, based on the above research, the advantages and disadvantages of single and double row anti-slide piles for slope reinforcement engineering are compared and the internal force and displacement values ​​of anti-slide piles are given.

This paper believes that when the length of the anti-slide pile is small, the anti-slide pile is placed in the middle and lower part of the slope to improve the safety factor of the slope. The influence of pile length on the safety factor of the slope is closely related to the layout of the pile. When the anti-slide pile is set at the slope foot and the top of the slope, changing the length of the anti-slide pile has little effect on the slope safety factor; when the anti-slide pile is set in the middle position of the slope, the influence of the pile length change on the safety factor of the slope is very Large, and there is a pile length threshold. Increasing the length of the pile can continuously improve the safety factor of the slope. The relationship between the two is approximately linear. When the pile length is greater than the critical value, increasing the pile length does not increase the safety factor of the slope. Double-row anti-slide piles are better able to reinforce anti-slide piles than single-row anti-slide piles, but at a higher cost..

Key words: anti-slide pile; geomechanics; slope; sliding surface; safety factor

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 边坡防护抗滑桩国内外应用现状 2

1.3 边坡防护抗滑桩国内外研究现状 2

1.4 主要研究内容、研究方法 7

2 针对土质非均质边坡的抗滑桩加固稳定性分析 8

2.1 建立分析模型 8

2.2 非均质边坡最优桩长分析 10

2.3 非均质边坡最优桩位分析 14

2.4 最优桩位最优桩长的抗滑桩内力分析 15

2.5 抗滑桩经济性分析 17

2.6 本章小结 17

3 针对土质均质边坡抗滑桩加固稳定性分析 18

3.1 数值模拟 18

3.1.1 模型的建立 18

3.1.2 有限元强度折减法 18

3.1.3 边坡破坏标准的判断 18

3.2 均质边坡最优抗滑桩算例分析 19

3.3 均质边坡与非均质边坡内力对比分析 23

3.4 本章小结 25

4 岩质边坡抗滑桩稳定性数值分析 26

4.1 工程概况 26

4.2 数值模拟 26

4.3 岩质边坡抗滑桩稳定性计算结果分析 28

4.3.1 稳定安全系数分析 28

4.3.2 边坡塑性点分析 31

4.3.3 抗滑桩剪力和弯矩分析 32

4.4 本章小结 33

5 单双排桩抗滑桩参数敏感性研究 34

5.1 有限元模型的建立 34

5.1.1 模型的建立与材料参数 34

5.1.2 边坡基本模型建立 35

5.2 单排桩加固效果数值分析 36

5.3 双排桩加固效果数值分析 43

5.4 对比单双排抗滑桩内力与变形 50

5.5 本章小结 52

6 结论与展望 53

6.1 结论 53

6.2 展望 53

致 谢 55

参考文献 56

1 绪论

1.1 研究背景及意义

抗滑桩加固边坡的原理是利用稳定地层的锚固作用和被动阻力来平衡滑坡的推力，抗滑桩通常与挡土墙等结构相结合使用。特别是当确定了边坡滑动面，并且滑动面下伏地层强度非常可观时，其优秀的性能可以更好的发挥。但在实际施工中，边坡下层往往存在软弱层。此时，采用抗滑桩可能会在深层形成一个新的滑动面，大大降低了抗滑桩的加固作用。因此，在设计抗滑桩时，还应考虑如何防止形成第二滑动面。如果处理不当，边坡的不稳定性将导致山体滑坡，这不仅会影响工程的进度，还会造成工程事故，甚至是人员伤亡。在地质环境灾害防治的背景下，开挖等工程活动必将改变原稳定边坡的应力场。本文旨在研究开挖对工程地质与周围环境的影响，研究了边坡和地层的变形场，以避免边坡失稳，保证工程进度。

将抗滑桩与其它抗滑工程（如锚杆、锚索、挡板等）进行比较，作为加固滑坡的有效措施，它具有很强的边坡抗滑能力，施工简单、安全、不易破坏原有的滑坡状态，还可以进一步的检验地质条件，在边坡加固工程中应用的十分广泛^[1]。但是由于抗滑桩受力条件复杂，影响因素众多，所以目前的计算方法计算出的理论结果与实际受力还有一定的距离。工程中往往将强度的计算值除以折减系数来确定一个强度的设计值，这个设计值往往是一个上限值，如果设计值与实际受力差距过大，经常会造成不必要的资源浪费，本文旨在对不同地质条件下的边坡抗滑桩进行分析，探究其在尺寸、间距条件、插入深度及有无地下水等条件变化下的内力与位移，从而研究出抗滑桩对于周边环境影响的敏感度，使得抗滑桩能够被设计地与实际更加贴合，物尽其用。

抗滑桩是治理滑坡的主要支护结构之一。我国从1960年左右开始较为成功的使用抗滑桩，至今已经有接近60年历史了。自20世纪70年代后期以来，对抗滑桩的参数，设计理论和方法的研究比以往任何时候都要多。然而，抗滑桩实际工作状态在当今还没有一个准确的定论。监测结果表明，抗滑桩在施工过程中，其内力存在一定的变化。抗滑桩内力的主要计算方法有矩阵分析法，周围土的线弹性相法，悬臂桩法，有限元法和基础系数法^[2]。应当在抗滑桩内力承受条件内确定桩间距，因为桩间距也是抗滑桩设计的重要指标。过大的间距使抗滑桩的机理收到了很大的打击，甚至可能造成边坡失稳，但过小的桩间距又会增加施工难度，造成不必要的麻烦和浪费。因此，在确保边坡加固工程​​可靠性的前提下，合理确定桩间距也是一项非常严峻的试验。