边坡滑动对桩体的变形影响研究

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摘 要：基于ABAQUS有限元软件，结合强度折减技术的有限元法，考虑桩头自由和加锚约束两种工况，研究边坡滑动对桩体的变形特点。研究表明，当对桩头施加锚定约束后，能有效降低桩身弯矩，节约桩身设计费用，为工程建设提供了合理帮助。

关键词： ABAQUS；强度折减；边坡滑动；加锚

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.225

0 前言

榱擞行Х乐位坡灾害，同时又能充分利用有限的土地资源，抗滑桩已受到岩土工程界的广泛关注[1]。抗滑桩具有抗滑能力强、适用范围广、施工安全便捷、工程量小，不易恶化滑坡环境且能有效核实地质条件等优点，在边坡加固中得到了广泛应用[2]。

在对工程中的抗滑桩加固边坡进行分析时，由于极限平衡法的局限性，未能考虑桩土相互作用的影响，使得计算结果合理性和可靠度受到质疑[3]。本文采用基于有限元软件ABAQUS的强度折减法，考虑桩头自由和桩头铰接两种工况，分析其不同工况下的桩体变形特点，从而为工程建设提供有效的参考。

1 计算模型与材料参数

模型尺寸采用文献[4]Wei等（2009）中的典型边坡算例。边坡相关尺寸如下：边坡比1：1.5，坡高10.0m，坡前缘长度10.0m，坡后缘长度15.0m，边坡体水平长度15.0m，地基深度为10.0m，分为土层和岩层两部分，岩层厚度为5.0m。对上述边坡模型采用抗滑桩，取桩径D=1.0m，桩间距S=3.0m，桩长13.0m，位于边坡中部，嵌入岩层2.5m，桩底采用固定约束模式。抗滑桩与边坡土体参数如表1。根据对称性，本文取计算模型宽度为0.5S，建立分析模型，如图1。

2 计算结果及其分析

基于强度折减有限元法计算采取加固措施的边坡，以有限元数值计算不收敛为判据，考虑桩头自由和加锚铰接两种不同工况，分别计算边坡稳定性，获得两者工况下的安全系数分别为1.578和1.584。

为了研究边坡土体破坏过程对抗滑桩产生的影响，分析当折减系数F=1.50时的抗滑桩沿桩身的弯矩分布。

当桩头自由时，桩身弯矩最大值出现在桩头以下约10m附近，其值约为1100kN・m；当桩头加锚约束时，桩身弯矩最大值出现在桩头以下6m附近，其值约为200kN・m，对比分析可见，当折减系数相同情况下，桩头自由时所得弯矩值更大，当桩头约束后，桩身弯矩得到显著降低并且分布更加均匀合理。

因此对桩头加锚约束后，能够大幅度降低桩身弯矩，降低桩身设计费用，能为工程建设提供有效建议。

参考文献：

[1]赵明阶，何光春，王多垠.边坡工程处治技术[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]郑颖人，陈祖煜，王恭先等.边坡与滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2007.

[3]年延凯.桩-土-边坡相互作用数值分析及抗滑桩设计计算方法[M].北京：中国建材工业出版社，2014.

[4]Wei W B，Cheng Y M. Strength reduction analysis for slope reinforced with one row of piles [J].Computers and Geotechnics，2005，32（08）：304-315.

作者简介：张俊（1991-），男，硕士，研究方向：港口工程结构与岩土工程。