穿過隧道滑坡工程治理研究埋入抗滑樁PPT課件

1、 埋入式抗滑樁是一種經(jīng)濟效益十分顯著的樁型，是抗滑樁設(shè)計的革新。 埋入式抗滑樁采用較短的樁就可使邊坡達到設(shè)計要求的安全系數(shù)，樁身內(nèi)力也較全長樁降低，表明埋入式抗滑樁具有良好的應(yīng)用前景。第1頁/共47頁第2頁/共47頁 該隧道出口位于奉節(jié)縣康坪鄉(xiāng)河溝村，勘察區(qū)屬構(gòu)造侵蝕剝蝕低山地貌。斜坡沿近東西向展布，區(qū)內(nèi)地形呈上下較陡、中部較緩的折線型坡面，在坡體中前部分布有較平緩的臺階狀平地。滑坡區(qū)地層由崩坡積物覆蓋，下伏殘坡積層碎石土及三疊系上統(tǒng)須家河組砂巖組成。第3頁/共47頁殘坡積物：主要分布于相對較緩的斜坡地段。巖性主要為含碎石粘性土和碎石土等?；尹S色，主要由粉粒和粘粒組成，呈可塑狀。含有少量的砂巖

2、碎石，含量約占1525%，分布不均。第4頁/共47頁崩坡積堆積物碎塊石土：主要為褐黃色、灰黃色，由砂巖、泥質(zhì)粉砂巖碎塊石和粘性土組成。分布于整個斜坡區(qū)域。塊石土呈松散稍密狀，孔隙非常發(fā)育，塊石間的充填物多為高液限亞粘土成分，可塑硬塑狀。第5頁/共47頁三疊系上統(tǒng)須家河組長石石英砂巖：灰色，主要由石英、長石和云母等礦物組成，粉至細粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，鈣、硅質(zhì)膠結(jié)。巖石強度較高，質(zhì)較硬。分布于整個隧道出口段。粉砂巖：灰灰黃色，粉粒結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)。主要分布在勘察區(qū)的北側(cè)中部，厚度較小。第6頁/共47頁 經(jīng)中鐵西北院分析認為，目前老滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。但隨將來隧道的開挖及河流沖刷仍存在

3、老滑坡變形復(fù)活的可能 。第7頁/共47頁究其原因主要有以下兩點：（1）物質(zhì)組成為崩坡積物，厚度較大，結(jié)構(gòu)松散，骨架間空隙度大，透水性好，表水容易沿之滲入坡體，在相對隔水的基巖頂面匯聚，暴雨或持續(xù)降雨造成滑體土和滑帶土飽水，使滑帶抗剪強度降低，影響滑坡的穩(wěn)定。第8頁/共47頁（2）前部河流沖刷，隨前部土體的流失，使滑坡前部支撐減弱，降低滑坡的穩(wěn)定性。另外隧道穿越滑體，其開挖形成臨空面，降低滑坡的穩(wěn)定性。第9頁/共47頁2、埋入式抗滑樁的機理與設(shè)計方、埋入式抗滑樁的機理與設(shè)計方法法 （1）樁長延伸到地面是否能確保）樁長延伸到地面是否能確保邊坡的穩(wěn)定；邊坡的穩(wěn)定； （2）樁長延伸到地面是否必要，）樁

4、長延伸到地面是否必要，會不會造成浪費。會不會造成浪費。 第10頁/共47頁埋入式抗滑樁的樁長設(shè)計抗滑樁的樁位與樁長是邊（滑）坡治理設(shè)計抗滑樁的樁位與樁長是邊（滑）坡治理設(shè)計中的重要問題，目前樁位與樁長選擇都是按中的重要問題，目前樁位與樁長選擇都是按經(jīng)驗確定的，尤其是樁長都按樁伸展到地面經(jīng)驗確定的，尤其是樁長都按樁伸展到地面來確定，采用全長樁是否合理需要研究。來確定，采用全長樁是否合理需要研究。第11頁/共47頁有限元強度折減法介紹強度儲備安全系數(shù) 下滑力抗滑力sF邊坡體的垂直條分和受力分析第12頁/共47頁1trialccF 有限元強度折減法不斷降低巖土C C、 值，直到破壞。1arctan(

5、tan )trialF 第13頁/共47頁（3 3） 有限元強度折減法的優(yōu)越性。a.a.具有有限元法的一切優(yōu)點；b.b.能算出無支護情況下邊坡滑動面與穩(wěn)定安全系數(shù)。滑動面為一局部塑性應(yīng)變剪切帶，在水平位移突變的地方. .第14頁/共47頁c.c.能對有支護情況下邊坡進行穩(wěn)定性評價。 不加錨桿時的塑性區(qū) 加錨桿時的塑性區(qū)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.11.1有錨桿支護時安全系數(shù)為1.51.5第15頁/共47頁d.d.能根據(jù)巖土介質(zhì)與支擋結(jié)構(gòu)共同作用計算出支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。e.e.能模擬施工過程。第16頁/共47頁 樁長與滑面的關(guān)系邊坡示意圖算例 第17頁/共47頁用有限元強度折減法計算在重力作用下滑坡體的

6、安全系數(shù)為1.02，而用極限平衡法算得滑坡體安全系數(shù)為1.04。第18頁/共47頁樁的位置、樁長與滑坡體滑動面位置的關(guān)系 樁長變化與滑動面的位置( 樁位于公路下方) 第19頁/共47頁 樁位于公路下方時，當埋入樁長度為711 m時滑坡體的破壞形式為滑面通過樁頂沿剪出口滑出。 在樁長為13 m時，滑坡體出現(xiàn)兩處滑動面：一處是沿樁頂滑出，同時剪出口位置改變；另一處是沿公路內(nèi)側(cè)塑性區(qū)貫通至主滑動面(沿滑帶層)。 當樁長為15m時只有上述次級滑動面，位置為沿公路內(nèi)側(cè)貫通至滑帶層?；瑒用嫖恢门c樁長為13m時相同。 當樁增長至坡面時，滑動面的位置仍與樁長為13m時相同。第20頁/共47頁 樁長變化與滑動面

7、的位置（樁位于公路上方） 第21頁/共47頁樁位于公路上方時，樁長為7，9 m時，滑坡體加固后的滑動面通過樁頂并經(jīng)剪出口滑出；樁長為11 m時形成次級滑動面，且與樁長為13，15，17 m次級滑動面位置大體相同，都是沿公路內(nèi)側(cè)坡角處滑出；樁長大于17 m直至地面時滑動面沿樁頂滑出，且隨著樁長增長，滑動面的位置逐漸上移，剪出口位置也不斷上移。第22頁/共47頁2、樁的長度、位置與滑坡體安全系數(shù)的相互關(guān)系 樁長變短雖然可以使樁身的受力變小，但隨著樁長的變短，滑動面不斷下移，滑體的穩(wěn)定安全系數(shù)逐漸降低。如果穩(wěn)定安全系數(shù)低于設(shè)計中規(guī)定的安全系數(shù)時，樁的安全儲備不足，為設(shè)計所不允許。符合設(shè)計規(guī)定安全系數(shù)

8、的樁長就是沉埋樁的最小樁長，這是沉埋樁的設(shè)計中的首要任務(wù)。第23頁/共47頁樁長、樁的位置與邊坡安全系數(shù)之間的關(guān)系 第24頁/共47頁樁長、樁的位置與邊坡安全系數(shù)之間的關(guān)系 第25頁/共47頁當樁位于公路下方時，樁的長度為7m，9m，11 m時，滑坡體的安全系數(shù)從1.13增加到1.19，說明增加樁長可以增加滑坡體的安全系數(shù)；繼續(xù)增加樁長，滑坡體的安全系數(shù)仍然保持在1.19。如果設(shè)計安全系數(shù)為1.15，則樁長9m時，穩(wěn)定安全系數(shù)為1.15，滿足設(shè)計要求，所以樁長9m即為合理樁長。第26頁/共47頁樁的強度設(shè)計只保證安全系數(shù)為1.15，超過此安全系數(shù)表明樁已破壞，因此再增加樁長只會造成浪費。樁的位

9、置設(shè)在公路上方樁長9m時，穩(wěn)定安全系數(shù)1.17超過1.15，所以該樁位的合理樁長也為9m。 第27頁/共47頁樁身抗滑段所受的滑坡推力 一般抗滑樁求解樁內(nèi)力時，都需要知道樁后推力和樁前抗力，樁后推力一般可通過傳統(tǒng)方法求得，但樁前抗力只能作些假設(shè)近似求得或視作為零。應(yīng)用有限元法時，一般對樁采用梁單元，只要對巖土材料進行強度折減使其進入極限狀態(tài)，就可直接求出樁的推力與內(nèi)力 。第28頁/共47頁抗滑樁加固滑坡體在同一安全系數(shù)情況下，樁長縮短，樁身抗滑段所受滑坡推力比全長樁低，說明樁頂滑體自身可以承擔一部分滑坡推力。同時也證明了當前一些計算方法中認為埋入樁承擔全部滑坡推力的做法是錯誤的。 第29頁/共

10、47頁樁身內(nèi)力 有限元強度折減法計算抗滑樁的樁身內(nèi)力時，通過將滑坡體的巖土材料進行強度折減使滑坡體進入極限狀態(tài)，就可以計算抗滑樁的樁身內(nèi)力(包括剪力、彎距)。用有限元強度折減法求樁內(nèi)力時不需要先知道樁上的滑坡推力。 第30頁/共47頁第31頁/共47頁 樁身內(nèi)力第32頁/共47頁樁身內(nèi)力第33頁/共47頁 埋入樁樁體的錨固段的剪力明顯比全長樁的剪力降低，抗滑段的剪力與全長樁大致相當；埋入樁的樁身彎距比全長樁降低的幅度較大。 當樁位于公路下方時，在樁長為9 m時，滑坡體的安全系數(shù)已經(jīng)達到1.15，此時樁身抗滑段的最大剪力為全長樁的92.7%，錨固段的最大剪力為全長樁的51.9%，樁的最大彎距只是

11、全長樁的48.8%。第34頁/共47頁3、本工程埋入式抗滑樁的計算本滑坡以第剖面為例，隧道穿過滑面，隧道上半部位于滑面以上堆積層中，下半部分位于滑面下基巖中，切斷滑坡。當未設(shè)隧道時，老滑坡的安全系數(shù)為1.08，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。當隧道穿過滑坡時，隧道周圍巖土松動而導(dǎo)致強度降低，此時，安全系數(shù)為1.02，處于破壞的臨界狀態(tài)，滑坡推力有可能導(dǎo)致隧道破壞，而隧道破壞又會引老滑坡復(fù)活，因而采用支擋措施是十分必要的。 第35頁/共47頁設(shè)計計算參數(shù)設(shè)計計算參數(shù)第36頁/共47頁設(shè)計安全系數(shù)原來采用1.20，依據(jù)交通與水電部門，對一些較為重要的工程設(shè)計安全系數(shù)一般取1.25至1.30，并考慮樁長設(shè)計缺乏經(jīng)

12、驗，這次設(shè)計對樁長安全系數(shù)取1.3。對推力計算安全系數(shù)可取1.25至1.30，計算中取1.3。第37頁/共47頁合理樁長的確定 斷地質(zhì)剖面圖 第38頁/共47頁有限元模型隧洞開挖考慮隧洞頂上6米，兩側(cè)各3米土體松動，強度下降，粘聚力下降2/3，內(nèi)摩擦角下降1/2。第39頁/共47頁可見樁長為24m時滑坡的穩(wěn)定性已經(jīng)達到了設(shè)計安全系數(shù)的要求。 第40頁/共47頁32. 1sF合理樁長下滑動面位置 滑動面位于隧道上方 第41頁/共47頁樁上推力計算與推力分布這一推力已以考慮了樁前抗力，是樁后推力與樁前抗力之差。 第42頁/共47頁樁長為24m時的推力的分布近似為矩形，而傳統(tǒng)方法是無法做出推力分布的。第43頁/共47頁樁