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库水位波动条件下不同桩位抗滑桩抗滑稳定性研究

原文作者:
  胡新丽,张永忠,李长冬,范付松
发布时间:
  2014-08-14
来    源:
  中国地质大学
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摘 要:水库滑坡抗滑桩治理设计工作中,桩位的合理选择直接关系到工程安全和造价。以张桓候庙园区东侧滑坡为例,在分析滑坡地质条件的基础上,依据三峡水库实际运行条件进行不同桩位滑坡变形规律及稳定性变化规律的GeoStudio 数值模拟研究。结果表明:①库水位上升时,滑坡前缘位移减小,后缘位移增大。滑坡前缘在水位下降和最低水位时出现位移极大值;滑坡后缘在水位上升和最高水位时出现位移极大值。②对滑坡后缘位移最有效的控制桩位为位于地面高程175 m 的下滑段接近滑坡最大推力区域的桩位Ⅰ,对前缘和中部位移最有效的控制桩位是位于距滑坡剪出口130 m 阻滑段的桩位Ⅱ,最优桩位是桩位Ⅱ。考虑水位波动的影响,提出了对现有抗滑桩设计的设计安全系数修正方法,为水库滑坡抗滑桩设计提供参考。
1 引 言
    抗滑桩是滑坡治理工程中常用的主要抗滑措施之一。抗滑桩具有抗滑能力强、适用条件广泛、施工安全简便,并能核实地质条件等突出优点[1]。三峡工程正常运行后,库水位每年将在175~145 m之间周期性波动。库水位的浸泡软化作用及水位升降引起的地下水位的波动将会降低库岸岩土体的抗剪强度,影响岸坡和已有滑坡的稳定性。也将影响已治理滑坡的稳定性。如何科学地进行水库运行条件下抗滑桩的设计,满足工程安全需要,是十分迫切的任务。
    在目前的抗滑桩设计中,传统上,抗滑桩桩位的选择主要是依据滑带的形态,抗滑桩设置在滑带平缓地带,主要是在滑坡前部[1-2]。抗滑桩桩位的确定主要是依据剩余下滑力曲线,将桩位置于推力曲线的下降段,即滑坡阻滑段[3]。在确定具体桩位时,依据经验确定,任意性很强,很难达到经济、安全、适用的多重目的。张显书等[4]提出用“结构设计法”来确定抗滑桩的桩位,即考虑滑坡体的地质条件、推力曲线、结构设计和施工难易程度综合确定桩位。欧阳辉等[5]提出考虑抗滑桩对桩后岩土体的作用力,在滑坡稳定区确定桩位时,设桩位于推力差值最小点即为抗滑桩的合理位置。以上的桩位确定方法,主要基于剩余推力法,综合考虑地质条件和施工条件。雷文杰等[6]用有限元强度折减法对单排桩、桩间距为4 m 的抗滑桩在不同设桩位置加固滑坡进行数值模拟,研究不同的桩位影响滑坡的稳定安全系数、滑动面位置和形状来确定桩位,未考虑水库运行特征。水库运行条件下滑坡稳定性的研究,研究者主要利用极限平衡理论、考虑水-土耦合的数值模拟研究[7-10]。对于水库运行条件下的水库滑坡合理桩位确定还缺乏系统的研究。因此,有必要对此进行深入探讨,为工程设计提供参考和依据。
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