[发明专利]一种埋入式抗滑桩的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及山体滑坡控制领域，特别是涉及一种埋入式抗滑桩的设计方法。

背景技术

如图1-2，埋入式抗滑桩是指桩顶标高低于滑体表面较深的短悬臂抗滑桩，和全长桩的区别主要有：

①桩的长、短不一样。全长抗滑桩的桩顶一般达到支挡部位的现状地表面，而埋入式抗滑桩的桩顶不需达到支挡部位的现状地表面，只需超过滑移面进入滑坡体一定长度不至于使滑坡体在安全系数之内出现越顶现象即可。

②桩的推力大小不同。

③与此同时，桩的截面、桩的配筋、施工工期、材料用量、经济指标等均不相同。

埋入式抗滑桩既可用于土质边坡，也可用于岩质边坡，尤其适用于滑体强度高出滑面强度较多、无浅层滑面和多排桩情况下。埋入式抗滑桩一般宜置于滑面较平缓的阻滑段或者通过优化选取桩位。

目前，埋入式抗滑桩尚无一套比较科学的计算方法，有些规范虽然提出过一些建议与规定，但是缺乏依据。如规定不存在地质次生滑面，也不出现新生滑面与剪出口，按照主观经验确定桩长和推力，或按全长桩推力作为埋入式桩的推力等，因而工程实践上还很少实际应用。有些部门虽然很想应用，但是由于缺乏合理计算方法，通常只减少桩长1/8～1/10左右，没有真正意义的发挥埋入式抗滑桩的作用，而且还不保险，有可能会出现越顶现象。目前的主要问题是：

①桩的长度如何设计？埋入式桩上的推力是否等于全长桩的推力？

②采用埋入式抗滑桩后滑坡稳定安全系数如何确定？

③对于多排抗滑桩中各排抗滑桩承担多少滑坡推力，桩前抗力如何计算？

传统抗滑桩计算采用极限分析法计算推力，用弹性地基梁法计算结构内力，因而除能计算桩推力和内力外，其他一些有用的设计参数都无法计算。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种埋入式抗滑桩的设计方法，旨在提供一种埋入式抗滑桩参数设计方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种埋入式抗滑桩的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采集滑坡系统参数，所述滑坡系统参数包括各个材料的重度γ、弹性模量E、泊松比ν、粘聚力c、摩擦角以及滑体厚度H；

S2、设定I组不同的桩参数的抗滑桩，基于平面应变条件下的摩尔-库仑匹配D-P准则，建立滑坡系统有限元模型；所述I为正整数；所述抗滑桩为埋入式抗滑桩；

S3、求解各组所述抗滑桩的强度折减安全系数S_i，选取最接近安全系数阈值S_TH的所述抗滑桩的桩参数为桩参求解值。

在该技术方案中，通过建立不同桩参数的滑坡系统，并通过滑坡系统有限元模型求解各个桩参数下的滑坡系统强度折减安全系数，选取最接近安全系数对应的抗滑桩作为所需的抗滑桩，其有益效果在于：提供了一种抗滑桩求解方法，采用摩尔-库仑匹配D-P准则有限元分析，充分考虑桩-土共同作用，通过强度折减计算得到设置抗滑桩后的破坏模式及安全系数。该技术方案真正意义地发挥埋入式抗滑桩的优点，同时安全保险，且不出现越顶现象。

进一步而言，在所述步骤S2中，所述I组不同的桩参数的抗滑桩是根据经验设定的。

在该技术方案中，抗滑桩可以参照经验的抗滑桩设计参数，在该参数两侧选取多组参数。其有益效果在于，提高多组桩参数的确定效率。

进一步而言，所述桩参数包括桩总长度L_all_i、滑面以上桩长度L_up_i、滑面以下桩长度L_down_i，所述i∈[1,I]，i为整数。

在该技术方案中，给出了具体桩参数包含的类别。

进一步而言，所述滑面以上桩长度L_up_i与所述滑体厚度H的比值L_up_i/H≥0.55。

在该技术方案中，埋入式抗滑桩的悬臂长度不宜小于0.55倍滑体厚度，其有益效果在于：提高滑坡系统的安全性，避免出错。

进一步而言，在所述步骤S2中，所述有限元模型是采用有限元分析软件生成的。

在该技术方案中，采用有限元分析软件，提高计算能力和速度。

进一步而言，所述步骤S3包括：

S31、不断降低所述滑坡系统的抗剪切强度参数直至达到极限破坏状态为止，根据弹塑性有限元计算结果得到滑动破坏面，同时得到边坡的强度折减安全系数S_i；所述i为正整数，i∈[1,I]；