被动桩桩间距的合理确定这一课题研究已久,不同的学者从各个角度对其进行了深入的研究,取得了丰硕的成果,但其中的不足仍十分明显。本论文全面总结了前人的研究成果,从被动桩的原理出发,对桩间土拱的形成机理、土拱的存在条件、分类及与拱结构的区别,做了系统地分析总结,而对合理拱轴线、内力分析以及破坏模型进行了深入的理论研究。 在数值模拟方面,利用有限元分析软件ANSYS6.1对桩间土拱的形成以及影响土体成拱的因素进行了详细的分析,并与前人的数值分析与实验结果进行了对比,取得了较为一致的结论。 理论研究结果表明:水平土拱的合理拱轴线为抛物线而竖直土拱则为悬链线;在土拱内力分析中,推导出考虑土体压缩变形下的计算公式,并与不计变形的结论进行了对比;通过对土拱的两种可能的破坏模型的分析,给出了各种破坏模型的数学表达式。 数值分析结果表明:再次证实了土拱的存在;当s/d≥8时,土拱效应不明显或根本不能形成,s/d越小,土拱效应越明显;当s/d≥6时,桩径的影响甚微,s/d越小,桩径的影响逐渐增大,在s/d不变时,桩径越小,土拱效应越强;圆形状与方形状相比,方桩具有更好的传递荷载能力,但相差不大,约5%;至于土体性质的影响,土体的c、φ值越大,拱效应越明显,但增长幅度却逐渐减小;土体能承担部分荷载,根据s/d的变化约有70%至90%的荷载传到桩体上,也就是说,至少有10%的荷载由土体承担。 经过对桩间土拱的充分研究后,从土拱的破坏模型出发,考虑桩距变化对土体成拱能力的影响提出了合理确定桩间距的计算方法,通过工程实例对比分析证实了该方法的可行性。 另外,在韩晓雷博士论文的基础上,进一步完善了无限条分法的计算理论:考虑坡顶有荷载、坡顶有倾角及破坏面不过坡脚的三种情况下的计算公式的推导,扩大了该方法的应用范围,希望对边坡稳定性分析有所帮助。