本文认为作为一个案例研究的重庆涪陵Shizhu高速公路建设项目。依靠K18 + 480∼690路段的边坡工程、边坡高度是32米,长度是168米,滑移体的面积大约是10800米²。地层发生323°∠32°与边坡发生328°∠58°小角度,和潜在滑动面软弱夹层稳定性差,属于平面滑动层状岩石边坡。斜率是根据四层平台,挖掘和每个平台是8米的高度。上有一个重建的二级公路边坡顶部。飞机和主滑段斜率图所示 2。

由于提出了高速公路路基的开挖,右侧斜率是免费的,和边坡的稳定性是由岩石地层的倾角和综合层间剪切强度。有泥质夹层的斜率。等几个因素的诱导下大气降水外负载,或手挖,滑动面进一步渗透,从而使层的强度大幅降低。这方面的风险增加了软弱夹层的边坡滑动,因此强烈降低其稳定性。此外,表面的斜率是受风化层容易碎,所以相邻桩锚结构用于加固边坡。考虑交通负载斜率,可以假定负载的立场是一贯的自由表面;在这种情况下,应该分析pile-anchor复合结构的安全。

边坡加固方案如下:广场抗滑桩是安排在第二个平台,长20米,第三个斜坡表面是由双排钢筋预应力群锚,20米的长度和锚固段长度10米。边坡的岩性由砂岩、粉砂质泥岩,粉砂质土壤。软弱夹层对边坡稳定的影响是通过建立模拟岩石接触表面。基于考虑到边坡尺寸效应,建立了边坡的有限元数值模型,如图 3。通过实验室测试和相关规范,岩体的力学参数和pile-anchor结构如表所示 1。

规模的3 d有限元模型1:1,固体元素和岩石地层建模遵循Coulomb-Mohr标准。沿着模型扩展24米 Z设在,桩间距为6米。抗滑桩和锚索框架梁由梁单元模拟,这是方便的内力值。锚索的模拟嵌入桁架( 14- - - - - - 20.),这是很方便的内力变化特征,并与其他元素节点的耦合不能考虑。有限元数值计算软件MIDAS / GTS NX用于建模。这是一个专业的岩土工程有限元分析软件应用程序,特别擅长边坡稳定分析。有限元数值模型如图 4。

自由振动分析被称为特征值分析。通过这个分析,动态模型的特征值,即固有频率和振型,得到了。在边坡动态有限元计算,有必要削减从身体的自然地质有限计算域。边界条件设定边界,然后建立了动态分析方程。解决动态问题,利用结构动力学的原理和方法 21- - - - - - 23]。模型的边界条件如下:底部是一个固定的边界, x方向位移约束双方 z纵向方向位移约束。摘要弹性边界是用来计算特征值的动态模型,即反应系数定义的弹性边界表面弹簧。

计算公式如下。

水平反应系数: (1) k 年代 = k 年代 0 ⋅ P 年代 30. − 0.75 。

垂直反力系数: (2) k h = k h 0 ⋅ P h 30. − 0.75 , 在哪里 k 年代 0 = k h 0 = α E / 30. , P 年代 = 一个 年代 , P 年代 = 一个 年代 , 一个 年代 和 一个 h 对应的横截面区域岩层在水平和垂直方向,分别 E是弹性系数, α 被认为是1.0。计算每个岩层的反应系数如表所示 2。

的固有频率和振型振动系统的自然特征,及其广义特征值方程 (3) K − ω 2 米 u = 0 , 在哪里 K 和 米 是振动系统的刚度矩阵和质量矩阵,分别和 ω 和 u 固有频率和振动模式。

确定固有频率的特征方程 (4) K − ω 2 米 = 0。

从方程(每个固有频率得到后 4),相应的自然模式可以得到方程( 3)。因此,所有特征值 ω 我 和 u 我 ( 我= 1,2,… n, n可以确定是自由度)通过使用方程( 1)和( 2)。自然频率应符合 ω 我 ≥ 0 和 ω 1 ≤ ω 2 ≤ ⋯ ≤ ω n 。

根据每个岩层的反应系数计算基础,边坡动态模型的特征值分析结果如表所示 3。

为了定义粘性边界条件,有必要计算边坡模型在三维空间中阻尼比。根据 P波(压缩波)和 年代波(横波),阻尼比的计算公式如下: (6) P : C p = ρ ⋅ 一个 ⋅ λ + 2 G ρ = γ ⋅ 一个 ⋅ λ + 2 G γ ⋅ 9.81 = c p ⋅ 一个 , (7) 年代 : C 年代 = ρ ⋅ 一个 ⋅ G ρ = γ ⋅ 一个 ⋅ G γ ⋅ 9.81 = c 年代 ⋅ 一个 , 在哪里 λ 是体积弹性系数(kN / m²); G是剪切弹性系数(kN / m²); c p 压缩波衰减常数;和 c 年代 是横波衰减常数。 (8) λ = μ E 1 + μ 1 − 2 μ ; G = E 2 1 + μ , 在哪里 μ 泊松比和吗 E弹性系数(kN / m²)。每个岩层得到的阻尼常数如表所示 4。

摘要线性时间历史的直接积分法分析,并计算出的固有频率上述特征值代入方程( 6)和( 7)来计算对应的质量和刚度的因素。交通负荷的斜率,在汽车车轮经过路面上的某点在一定的速度,车轮荷载的变化在这一点上是一个先增加然后减少的过程,及其压力曲线半波正弦曲线。的压力影响汽车驾驶在道路下的岩石和土壤的质量可以被重复近似模拟不连续半正弦曲线( 28- - - - - - 31日]。正弦加载波形图如图 5。

根据的要求“规范设计的高速公路地基”JTG d30 - 2015,结合的实际驾驶环境重建道路、驱动负载作为50 kN / m。交通荷载模拟正弦波,500 kN的最大集中力是应用于二级公路。在图中, t是汽车轮子的动作时间,△ t驾驶机动车辆的间隔时间, P₀交通荷载振幅。时域分析的动态数值模型顶部的交通负载下的边坡坡度图所示 6。

根据计算,水平位移和沉降响应交通荷载下的斜率顶部的斜率图所示 7。

从图可以看出 7斜率大二级公路产生的位移响应在水平和垂直两个方向。由于支持和锚定效应的锚桩复合结构,位移不穿透了软弱夹层,形成一个连续的滑动面,斜率是仍然稳定。最大水平位移和沉降是7.48毫米和15.16毫米,分别。

(图七个特征点 8中心轴的选择)的二级公路边坡顶部。每个点的水平位移和沉降响应曲线在交通荷载如图 9。

从图可以看出 9的水平位移和沉降响应法律每个特征点是一致的交通荷载下斜坡。点的水平位移响应 P₇是最大的7.45毫米,最大振幅和结算点 P₆是最大的一个最大振幅为15.08毫米。斜率仍稳定,没有不能复原的水平位移和沉降在二级公路。结束后的流量加载时间的历史,每一个特征点的水平位移和沉降返回到初始状态。没有不可复原斜坡的变形。

轴上的内力的抗滑桩可以直接获得通过使用梁单元模拟,即桩推力和阻力之间的差异的堆。最大压力的部分桩,和锚桩的内力组合结构静载下的总和。pile-anchor复合结构的内力响应曲线在斜坡上的交通负载如图 10。

根据图 10,响应法律桩水平内力和交通荷载下的边坡水平位移是一致的。在加载的初始阶段,桩内力不会改变太多,主要与抗滑桩的位置在坡脚附近。改变历史的流量加载时间,抗滑桩可以抵御斜率幻灯片通过增加内力。抗滑桩在水平方向上的最大内力316.05 kN,桩锚复合结构的内力达到最大值 t时间和最大抗滑桩内力响应增加引起的交通负载91.55 kN。

结果表明,预应力锚索的位置更接近于滑动面,交通荷载内力更敏感的边坡,边坡的滑动是通过增加内力有限。结合图 7,斜率最大变形的集中区域。因此,在桩锚复合结构的抗滑设计,上一行的预应力锚索应该增加以避免锚索的“连锁失败”引起的过度变形。的最大内力降低行锚电缆143.69 kN,和上一行是119.30 kN。交通荷载引起的内力增量33.19 kN和8.29 kN,分别。可以看出,低排电缆的抗滑效果更大。

在工程设计中,边坡预应力锚索加固效果的桩锚复合结构经常被忽略,它只被视为安全储备( 32]。根据上述分析,内力增量交通荷载下的桩锚复合结构边坡顶部124.74 kN,在抗滑桩的内力增量占73.4%,和锚索的占26.6%。换句话说,邻pile-anchor结构间接提出的协调共享滑动强行通过增加他们的内力。在此基础上,邻pile-anchor结构间接的协调共享滑动强行通过增加他们的内力。这样,pile-anchor结构相结合的设计理念,提出了使用0.2到0.3倍边坡加固前的剩余下滑力初步。预应力锚索的设计值,通过减少设计抗滑桩截面的大小,可以提供一个参考pile-anchor组合结构的优化设计。