抗滑桩加固路基边坡稳定性分析 ■林珍扬 （龙岩市兴达交通工程设计有限公司，龙岩 ３６４０００） 摘要针对路基边坡变形破坏特点，从抗滑桩加固边坡结构设计与施工出发， 分析了工程上常用弹性桩的桩端内力变化计算过程。结合工程算例，分析了抗滑桩加 固边坡的塑性分布特征，总结了边坡破坏模式及其重点加固范围，对抗滑桩加固边坡 的设计和施工提供借鉴。 关键词路基工程抗滑桩稳定性内力计算 １ 引言 Ｐ＝－ｘＣｏＢｅ＝ｍｇｘＢｐ （２） 近年来随着国家基础建设力度的加大和中西部大规 通过力学求解该组幂级数的方程式，得到抗滑滑动 模发展，各等级公路、铁路、地下交通的兴建，边坡防护与 面以下桩结构任一截面的四个物理参数（初始参数为抗 加固建设工程中所碰到的岩土边坡工程稳定问题也大大 滑桩起始端的位移、转角、弯矩和剪力四个物理量，即ｙ＝Ｏ 增多。而在工程边坡施工及以后的运营过程中，边坡失稳 时的铷、 、Ｍｏ和Ｑ０）解为： 破坏现象频频发生，并且边坡一旦滑移，其破坏后果是灾 ｘ￣＝ｘｏＡ ｒｒ－￣ －－Ｂ・＋ ｃｔ＋ Ｄ－ 难性的，造成损失巨大【”。 ｏＬ Ｏｌ 也Ｉ Ｏｌ 也ｔ 抗滑桩是近几年来得到广泛应用的一种新型阻滑支 警 ｃ２＋ Ｄｚ 挡加固构筑物之一。抗滑桩应置于滑面以下的结构称为 锚固段，露于滑面以上的结构称为受力段。抗滑桩的结构 Ｍｒ＝ ２Ｅｌ（ｘｏＡ －Ｂ ＋害 ｃ３＋ Ｄ３ 承受边坡滑坡推力效应，传递到滑面以下的锚固段，并在 滑床的抗滑桩周围地层产生反力嵌固桩身 。譬如抗滑 Ｑ Ｅｌ（ 等Ｂ —娄旨Ｃ — Ｄ４ 桩的强度能够承受哪些滑坡推力和反力，也能阻止桩背 侧压力： 岩土体滑体的滑动，更有效地提高边坡滑体的抗滑能力。 ｔｒｙ＝ｍＨｙｘｙ 【４） ２抗滑桩内力计算 式中： 、 、 、 分别为桩身截面的换算深度，而不 工程上常用弹性桩作为加固形式之一．主要设计与 同的“ｍ”法无量纲影响参数值（ １，２，３，４），具体见文献［４］。 施工要素为：内力和变形。实施过程中：在计算坡体滑动 （１）当抗滑桩底为固定端 面以下的桩身内力、位移和桩侧向压力时，通常需要确定 ｘｈ＝Ｏ， ＾＝Ｏ，但 ≠０，Ｑ ≠０将计算参数代入上式的前 桩的变形系数。 面两式，联立可求解。 ２．１ ｍ法 将物和 。再代入上式，可获得桩身任一截面处的内 该法是根据弹性地基上的连续梁在挠曲后的力学方 力和变位。 程常用幂级数解答出的。地基梁挠曲方程为： （２）当抗滑桩底为铰支端 肼 ｄ４ｘｘｈ＝Ｏ，Ｍｈ＝Ｏ，但 ≠０，Ｑｈ≠０再不计桩底的弯矩影响。 ＝一Ｐ （１） 将计算参数代入上式的１，３式，联立可求解。 式中：Ｐ为地基岩土作用于抗滑桩的水平反力（ｋＮ／ｍ３）。 将 。和 。代入上式，可获得桩身任一截面处的内力 假设桩作用在岩土上的水平应力等于抗滑桩上计算 和变位。 点的水平位移 与计算点处的地基系数 的乘积，即 （３）当抗滑桩底为自由端 Ｐ＝ｘＣ￣Ｂｓ由于 随桩深度Ｙ呈正比关系，故 ％＝０， ＝Ｏ，但瓤≠０， ≠０。将计算参数代入上式后 团福建交通科技２０１６年第６期 －眼ｊ式．联 求解僻。最后将ｘ。和 代人上式，可求得桩 身 一截而的内力和变位．． ２．２ Ｋ法 行抗射桩ｊＪ【Ｊ同分忻 陔边坡岩— 层厚６－３０ｍ 、风化 …观褐色卡丌黄褐色 层理十分发育，韵律乡ｌ¨，粘质层和Ｉ泥质 互特发育，其分 布厚度一般为ｌ一３ｍ，局部则达到０．２ｍ 抗拊桩顶 受水平荷载，确定挠曲线力学微分方程 为： 岩体性脆，易破裂，・疗 沿结｛ｊ、］俩剥离， …疗而 Ｅ， ０ 【５） 弱惭发育 ．在裂隙 一｝ ，常伴＿彳ｒ褐铁薄４ 、 产状为３２０ｏ ２２ｏ． 为２４条／ｍ。 ：状稍缓， 结构而 状为１８６。 ７０。， 密度 式 ｛ｊ： ， ，，为地基材料作ｆ【千】在桩上的水平抗力。 抗滑桩加 模 采川似移边界约束条件：边坡体底 系数，ＩＳ：（等） 】 ＫＨＢｉ＝４Ｅｌ ６ Ｅ，嘉＋僻＝０ （７） 通过力学求解．僻到抗滑桩滑而以下任一化残的变 竹彻 ）和内 的计算式： 一ｃ ＋管 帆 计 学 （８） ，＝一 ｔ ，一 ＋肘ｔ －＋ ： ｖ＝一 （ ， ２— （ ３—４Ｍｌｌ３￣４＋Ｑ＜￣￣ 力： ｃｒ ＝ｋ， （９） 式中： ， ２． ． 为“Ｋ”法的影响参数值，见文献【４１ ｆ１） 抗村蛀底为问定端 ‰＝０， ＝０．、将计算参数代入上式的前两式，联 吖求 雕． ．ｆ２） 抗滑怯底为铰支端 Ｘｈ＝Ｏ，Ｍ Ｏ，但 ≠０，Ｑ ≠Ｏ，不计桃底弯矩的影响。将 汁算参数代入上式前两式，联立可求解： （３１ 抗滑桩底为自由端 ＝０，Ｑ ０， Ｘｈ≠０， ≠０，将计算参数代入一 式的后 而两式，联：、 可求解。 综述上述几种边界条件时啦的 。和 代人式（３），【ｊｆ获得滑动 以下抗滑桩身任。一截而他鼠的变形和内力 ３算例分析 福建省内某公路地处恻丙首丘山区，地质情况差异 件人．坡而 水池 大．属高填深挖岩十边坡、岩 风化 导致边坡滑坡成为＿ｒ路琏＿１ 程的关键技术。若边坡防护 ＪＪｆｊ同不当，不但彼费防护ＪＪ１］吲投资，而且更能诱发滑坡， 会造成严 交通阻糍，恶性事故发生。 本文以第七标段为研究范 ， 雨点边坡岩｝ 土婴 为砸 ， 丁程地质、节理断裂、风化卡¨地表水、地下水内 外构造 的作 Ｆ．各种 ｊ 介顷在不同路段均造到不 度的变形 ｊ破坏。义中以Ｋ１２３＋３００边坡为算例进 福建交通科技２０１ ６年第６期１０ ｌ 部为阎 边界，左、右水、｝ 边界呆川水 似移约束，坡Ｉ二 表而为翻由。本次计算的网格共划分为２５２４个节＾， ６３ｌ １个单元，为保 计算的准确度，计算 格划分如 １ 图１ 网格划分 为了节省篇幅，文中仪对抗滑桩ＪＪｌＪ同的破坏模ｙｔ￣Ｌｉ 破坏范吲进行＿ｌ厂阐述， 应力分布 ‘弹坫 小｛ｌ｝洋细列 出，计算结果如【冬Ｊ ２所示 图２塑性区分布 ２是通过现代计算技术扶 的抗册骶 固边坡 性 分伽罔．．根 蛔性 的分ｍ特 叮以对）Ｊｆ］吲的边坡 进行稳定性判断 厂 上， 川州性区足 发通宋控 制计 的收敛性，当计算收敛｝｛１『，边坡计算足稳定的，当 汁算未收敛时，边坡出现不 度的 通州性区 往，边 坡将欠稳 根据文中抗滑桩）Ｊ¨ 玎 ， 形成从坡脚到坡 顺贯通的螂性区时，意味符陔边坡出现潜在的滑动的可 能性，若没有形成贯通的塑性区则意味着边坡暂时是稳 减少灾害发生的关键位置所在。因此理论计算与工程实 定的。在抗滑桩未加固情况下，边坡呈现出从坡底到坡顶 践相吻合。这为抗滑桩加固的破坏模式和加固范围提供 贯通的塑性区，该边坡已出现了失稳。在抗滑桩加固之 的有益借鉴。 后，塑性区分布有了明显的改善，塑性区主要分在坡脚沿 ４结论 抗滑桩顶部的局部区域，在抗滑桩下部沿坡脚范围塑性 在抗滑桩工程实践中发现，抗滑桩桩侧与岩土体的 区比其他区域要大，这是该边坡加固的重点范围所在，一 相互作用非常复杂，在抗滑桩的设计计算中如何考虑这 旦塑性区贯通，并沿第二级平台发展，抗滑桩将失去加固 一影响，值得研究。此外，对抗滑桩的设置位置、埋置深 效果。从图２所示，抗滑桩已明显的阻止了塑性区的进一 度、破坏形式等问题也需进行详细的研究。 步扩展，在抗滑桩后部，已无塑性区的贯通，且坡顶也没 有出现失稳的塑性区，同时在边坡深部已无塑性区的存 参考文献 在，表明该加固技术效果明显，控制了边坡滑动的可能 【１】杨航宇，颜志平，朱赞凌，等．公路边坡防治与治理叨．北京：人民 性。 交通出版社，２００２，１－３． 通过抗滑桩内力计算，可以从图２的塑性区分布图 【２】刘小丽，周德培，杨涛．加固土坡的抗滑桩内力计算新方法Ｌ刀．工业 得到抗滑桩加固塑性区的分布规律。在抗滑桩顶部出现 建筑，２００３，３３（４）：３５—３９． 【３］４颖人，陈祖煜，王恭先，等．边坡与滑坡工程治理［Ｍ】．北京：人民 微小的塑性区，沿桩身塑性区进一步扩展，在桩的顶端沿 交通出版社。２０ｏ７：３９４—４００． 坡面出现了逐渐贯通的塑性区，呈现边坡从坡顶沿坡脚 【４】戴自航，彭振斌．抗滑桩全桩内力计算“ｉｎ—Ｋ”法的有限差分法Ⅱ】． 的剪切破坏模式，因此，将抗滑桩设置在边坡的中下部是 岩土力学，２０ｏ２，２３（３）：３２１—３２８． （上接第３页） 表８不同沥青混合料低温性能试验结果 抗车辙剂混合料进行高温、水稳定性、低温等方面路用性 能研究可以发现： （１）湖沥青和抗车辙剂均能改善沥青混合料的高温、 抗水损和低温方面性能。 （２）在改善高温性能方面抗车辙剂优于湖沥青，在低 温和抗水损害方面湖沥青优于抗车辙剂。 从表８和图４可以看出：（１）未添加抗车辙剂或者湖 沥青的基质沥青混合料、加入湖沥青的沥青混合料和加 爹考文献 入抗车辙剂的沥青混合料低温性能均满足《公路工程沥 【１］冯新军，查旭东．特立尼迭湖沥青的应用技术研究［Ｊ】．广东公路交 青及沥青混合料试验规程》（ ｒＪ Ｅ２０—２０１ １）中１—４区低 通，２０１３，２：１２—１９． 温性能要求。，加入抗车辙剂或者湖沥青后沥青混合料低 【２］莫石秀．湖沥青改性沥青作用机理及混合料性能研究【Ｄ］．长安大 温性能提高，说明抗车辙剂和湖沥青均可以改善沥青混 学：２０１２． 合料的低温性能。ｆ２）加入湖沥青混合料低温性能＞加入 【３】孙艳红．特立尼迭湖沥青（ＴＬＡ）ｇ￥用性能研究【Ｊ］．沈阳大学学报， 抗车辙剂的混合料抗低温性能＞未加抗车辙剂或者湖沥 ２００８，２０（３）：１０６－１ １０． 【４］惠冰．抗车辙剂改性沥青混合料技术性能研究【Ｄ】．长安大学：２００９． 青的混合料低温性能，说明湖沥青在改善混合料低温性 【５】中华人民共和国行业标准．ＪＴＧ Ｅ２０—２０１１，公路工程沥青及沥青 能方面比抗车辙剂更优。 混合料试验规程【Ｓ］．北京：人民交通出版社，２０１１． ５结论 【６】沈金安．沥青及沥青混合料路用性能【Ｍ】．北京：人民交通出版社， 通过对基质沥青混合料、掺加湖沥青混合料和掺加 ２００１．１． 回福建交通科技２０１６年第６期
