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土拱是岩土工程中经常遇到的一种受力现象,土拱效应主要是由于岩土材料的不均匀变形引起的,而边坡抗滑桩后土体的土拱效应是抗滑桩加固滑坡工程中最重要的力学现象。已有的研究表明,土拱效应存在桩后土体变形的整个过程中。可见,认识和研究桩后土体的土拱效应有着重要的理论和工程意义。
本文在总结前人对土拱效应研究的基础上,对边坡抗滑桩桩间土拱成拱机理进行了深入研究,并进一步确定了抗滑桩的临界桩间距计算方法。在理论分析基础上采用有限差分方法研究土拱的成拱机理,土性参数、桩土之间接触面的粗糙程度、桩间距等因素对桩间土拱形成的影响。主要内容及结论包括如下几个方面:
1.根据大主应力拱理论分析了边坡中的抗滑桩桩间土体的成拱机理,同时应用数值模拟的方法分析了桩间土拱的形成机理,并进一步说明上述理论分析的正确性。
2.在对土拱效应机理分析的基础上,将桩后土拱抽象为土压力作用下的二铰拱,分析桩后土拱的形状及其主要因素的影响,建立计算土拱形状的回归方程。
3.在理论分析的基础上,采用不同的本构模型,对抗滑桩间的土拱效应进行了大量的数值模拟,研究了各种因素对桩间土拱的影响。并把数值模拟结论和前面的理论分析进行了对比,得到了一致的结果,进一步证明了理论分析的正确性。
4.在总结了前人确定临界桩间距方法后,并根据土拱理论研究抗滑桩桩间土拱效应的基础上,应用土拱理论中的拱形梁法对拱脚的作用位置及土拱的破坏条件等方面进行深入的研究,得到合理的结论,并根据上述结论提出边坡中抗滑桩临界桩间距的确定方法,最后通过工程实例对比分析说明本文提出的计算公式符合工程实际。