（地质工程专业论文）滑坡微型桩防治技术大型物理模型试验研究.pdf

m o d e lt e s ts t u d yo nm i c r o p i l e si nl a n d s l i d e r e i n f o r c e m e n t ad i s s e r t a t i o ns u b m i r e df o rt h ed e g r e eo fd o c t o r c a n d i d a t e ：y a nj i n k a i s u p e r v i s o r ：p r o f y i ny u e p i n g c h a n g a nu n i v e r s i t y , x i a n ，c h i n a 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：；司今当 y 年石月7 阳 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：? 司仓参 y 加年月夕日 导师酶效 力h 年6 艮| o 日 捅要 微型桩由于具有非开挖施工、对土层适用性强、桩位布置灵活、施工速度快、对滑 体扰动小等优点，近年来在滑坡防治中得到了越来越多的应用。但由于其应用时间短， 人们对其在滑坡防治中的受力变形特性没有足够的了解，致使其设计计算理论远远落后 于工程应用。本文依托国土资源大调查项目“滑坡灾害微型桩防治技术大型物理模型试 验”，通过室内物理模型试验、大型物理模型试验及有限元数值模拟相结合的方法，对 不同配筋形式的微型桩单桩、排桩、群桩在滑坡防治中的受力变形特性进行了研究。试 验证实微型桩应用于滑坡防治是可行的。取得的主要认识如下： ( 1 ) 微型桩所受的滑坡推力基本呈三角形分布，滑面附近土压力最大，随滑坡的滑动， 合力作用点不断下移，临滑时合力作用点距滑面的距离略小于1 3 受荷段桩长； 桩后滑体抗力主要分布于受荷段中部，滑面及桩项附近土压力较小，基本呈抛物 线形分布；滑床抗力沿深度方向分布不均匀，滑面附近的桩后滑床抗力较大。 ( 2 ) 微型桩群桩中的各排桩同时受力变形，滑坡推力沿滑坡滑动方向按1 5 的幅度递 减，试验中最后排桩所受的滑坡推力仅为第一排桩的1 3 。 ( 3 ) 不同抗弯刚度的微型桩的破坏形式不同。采用桩心配筋形式的微型桩抗弯刚度较 小，受力后容易于滑面附近发生弯折破坏，使微型桩的抗剪能力得不到发挥；桩 周配筋形式的微型桩抗弯刚度相对较高，于滑面附近发生弯曲与剪切相结合的破 坏。群桩各排桩破坏形式基本相同。 ( 4 ) 微型桩受荷段承受负弯矩( 背滑侧受拉) ，单桩与群桩的弯矩分布范围不同，单 桩受荷段弯矩集中分布于滑面上1 0 倍桩径的范围，群桩受荷段弯矩分布于整个 受荷段，其中滑面上1 5 倍桩径范围内弯矩较大。群桩与单桩受荷段最大负弯矩 均位于滑面上7 倍桩径处。微型桩嵌固段主要承受正弯矩( 迎滑侧受拉) ，且分 布于滑面下1 0 倍桩径的范围内，最大正弯矩位于滑面下5 倍桩径处。 ( 5 ) 群桩各排桩的剪力分布形式基本相同，位于滑面下7 倍桩径滑面上7 倍桩径范 围内的剪力方向与滑动方向相同，最大正剪力位于滑面处；滑面上7 2 0 倍桩径 与滑面下7 2 3 倍桩径范围内剪力方向与滑坡滑动方向相反，受荷段最大负剪力 约位于滑面上1 3 倍桩径处，嵌固段最大负剪力约位于滑面下1 2 倍桩径处。 ( 6 ) 微型桩破坏后依然具有一定的抗滑能力，但破坏前后的抗滑机理不同。破坏前主 要是微型桩的抗弯及抗剪能力起抗滑作用，破坏后主要是钢筋的抗拉能力起抗滑 作用。 关键词：微型桩模型试验滑坡滑坡推力破坏模式受力分布 a b s t r a c t m i c r o p i l e sh a v eb e e nu s e di nl a n d s l i d er e i n f o r c e m e n tm o r ea n dm o r er e c e n t l yb e c a u s e o ft 1 1 em e r i tt h a tl i r l em a c h i n e r y , a d a p t a b i l i t yt os t r a t u m ，r a p i dc o n s t r u c t i n gs p e e d , l o w i n f l u e n c et ot h el a n d s l i d e b u td u et oi t ss h o r ta p p l i c a t i o nt i m e ，p e o p l eh a v en oe n o u g h u n d e r s t a n dt ot h ec h a r a c t e r i s t i co fm i c r o p i l e si nl a n d s l i d er e i n f o r c e m e n t r e l y i n go nt h e c h i n ag e o l o g i c a ls u r v e yi t e m “l a r g es c a l em o d e lt e x t o nm i c r o p i l e si nl a n d s l i d e r e i n f o r c e m e n t ，t h ep a p e rs t u d i e st h ec h a r a c t e r i s t i co fs i n g l em i c r o p i l e ，m i c r o p i l e si nl o w , m i c r o p i l eg r o u p sw i t hd i f f e r e n tr e i n f o r c e m e n ta r r a n g e m e n ti nl a n d s l i d er e i n f o r c e m e n t t h e m a i nr e s u l t so fr e s e a r c h 鹊f o l l o w s ： ( 1 ) t h el a n d s l i d ep u s hf o r c ee f f e c t i n go nm i c r o p i l e si sd i s t r i b u t e d 嬲t r i a n g l e t h ef o c u so f r e s u l t a n tf o r c ea p p r o a c h e st ot h es l i d i n gf a c ea st h e t h es t a b i l i t yc o e f f i c i e n to ft h e l a n d s l i d ed e b a s e s t h ef o c u so fr e s u l t a n tf o r c el i e si n1 3p i l el e n g t hu pt h es l i d i n gf a c e w h e nt h el a n d s l i d es l i d e s t h el a n d s l i d er e s i s t a n c eb e h i n dt h em i c r o p i l e si sd i s t r i b u t e da s p a r a b o l a t h el a n d s l i d eb e d d i n gr e s i s t a n c ei s d i f f e r e n ta l o n gt h ed e p t ha n dt h a tn e a rt h e s l i d i n gf a c ei sb i g g e r ( 2 ) e a c hm i c r o p i l ei nm i c r o p i l eg r o u p se f f e c t s f o r c ea n dd e f o r m sa tt h es a m et i m e t h e l a n d s l i d ep u s hf o r c ee f f e c t i n go ne a c hm i e r o p i l er e d u c e sb y15p e r c e n ta l o n gt h es l i d i n g d i r e c t i o n t h el a n d s l i d ep u s hf o r c ee f f e c t i n go nt h el a s tm i c r o p i l ei so n l yo n eo f t h i r do f t h a te f f e c t i n go nt h ef i r s tm i c r o p i l e ( 3 ) t h ed a m a g ef o r mo fm i c r o p i l e sw i t hd i f f e r e n tr e i n f o r c e m e n t i sd i f f e r e n t t h ed a m a g e f o r mo fm i c r o p i l e sw i t hc e n t e rr e i n f o r c e m e n ta r r a n g e m e n ti sb e n d i n gf a i l u r en e a rt h e s l i d i n gf a c e t h ed a m a g ef o r mo fm i c r o p i l e sw i t hs u r r o u n d i n g r e i n f o r c e m e n ta r r a n g e m e n t i sc u r i n ga n db e n d i n gf a i l u r ei nt h es l i d i n gf a c e t h ed a m a g ef o r mo f e c c hm i c r o p i l ei n c l u s t e ri ss a m e ( 4 ) t h ep i l eb o d ya b o v et h es l i d i n gf a c ee f f e c t sn e g a t i v eb e n d i n gm o m e n t b u tt h es c a l ei s d i f f e r e n ti ns i n g l em i c r o p i l ea n dm i c r o p i l e si nc l u s t e r t h eb e n d i n gm o m e n ti ns i n g l e m i c r o p i l el i e si nt e np i l ed i a m e t e r sa b o v et h es l i d i n gf a c ew h i l et h a ti nm i c r o p i l eg r o u p s l i e si nt h ew h o l ep i l eb o d ya b o v et h es l i d i n gf a c e t h eb i g g e s tn e g a t i v eb e n d i n gm o m e n t l i e so ns e v e np i l ed i a m e t e r sa b o v et h es l i d i n gf a c e t h ep i l eb o d yt h a ti nt h es c a l eo f t e n i i i p i l ed i a m e t e r sd o w nt h es l i d i n gf a c ee f f e c t sp o s i t i v eb e n d i n gm o m e n ta n dt h eb i g g e s to f t h a tl i e so nf i v ep i l ed i a m e t e r sd o w nt h es l i d i n gf a c e ( 5 ) t h es h e a f i n gf o r c eo fe a c hm i c r o p i l ei np i l ec l u s t e ri ss a m eo nt h ew h o l e t h es h e a f i n g f o r c ei nt h ea r e af r o ms e v e np i l ed i a m e t e r sd o w nt h es l i d i n gf a c et os e v e np i l ed i a m e t e r s a b o v et h es l i d i n gf a c eh a st h es a m ed i r e c t i o nw i t ht h es l i d i n g t h eb i g g e s ts h e a f i n gf o r c e l i e so nt h es l i d i n gf a c e t h es h e a f i n gf o r c ei nt h ea r e af r o ms e v e np i l ed i a m e t e r st o t w e n t y - t h r e ep i l ed i a m e t e r sd o w nt h es l i d i n gf a c ea n df r o ms e v e np i l ed i a m e t e r st o t w e n t yp i l ed i a m e t e r sa b o v et h es l i d i n gf a c eh a st h en e g a t i v ed i r e c t i o nw i t ht h es l i d i n g t h eb i g g e s tn e g a t i v es h e a f i n gf o r c el i e so nt h i r t e e np i l ed i a m e t e r sa b o v et h es l i d i n gf a c e a n dt w e l v ep i l ed i a m e t e r sd o w nt h es l i d i n gf a c e ( 6 ) m i e r o p i l e s s t i l lh a v es k i d - r e s i s t i n g c a p a c i t y w h e nf a i l u r e b u tt h e s k i d r e s i s t i n g m e c h a n i s mi sd i f f e r e n t b e f o r ef a i l u r et h es h e a r - b e a t i n gc a p a c i t ya n db e n d i n gr e s i s t a n c e o f m i c r o p i l e se f f e c t sw h i l ef a i l u r et h ep u l l i n gr e s i s t a n c eo f t h es t e e le f f e c t k e yw o r d s ：m i c r o p i l e s ；m o d e lt e s t ；l a n d s l i d e ；m o d e lt e s t ；l a n d s l i d ep u s hf o r c e ；f a i l u r ef o r m ； f o r c ed i s t r i b u t i o n i v 目录 第一章绪论。1 1 1 选题背景及意义l 1 2国内外研究现状及存在的问题2 1 2 1 微型桩应用发展历程2 1 2 2 微型桩抗滑工程应用现状3 1 2 3 微型桩计算理论研究5 1 2 4 微型桩试验研究7 1 3本文的主要研究内容及创新点8 1 3 1 本文的研究内容8 1 3 2 本文的创新点9 1 4 本文的技术路线1 0 第二章滑坡微型桩物理模型试验总体设计。1 1 ! 罄鬯 2 1 引言：1 1 2 2 模型试验的相似理论1 1 2 3 滑坡微型桩物理模型试验总体设计1 3 2 3 1 滑坡微型桩室内物理模型试验总体设计矗1 4 2 3 2 滑坡微型桩大型物理模型试验总体设计1 5 2 4 相似比例的确定1 6 2 5 测试内容及测试仪器1 6 2 5 1 土压力的量测1 6 2 5 2 位移的量测l7 2 5 3 桩身弯矩的量测1 7 第三章滑坡微型桩室内物理模拟试验研究一1 9 3 1 试验设计1 9 3 1 1 试验原理与内容1 9 3 1 2 模型材料1 9 3 1 3 微型桩布设2 l 3 1 4 加载设计2 l 3 1 5 试验量测内容2 2 3 1 6 试验步骤一2 3 3 2 试验结果与分析2 4 3 2 1 测点位移变化规律2 4 n 3 2 2 测点土压力变化规律2 6 3 2 3 微型桩受力分布规律3 l 3 2 4 微型桩桩身弯矩分析3 3 3 2 5 微型桩破坏模式3 4 3 2 6 滑坡体的变形破坏分析3 6 3 3 本章小结3 8 第四章微型桩单桩大型物理模型试验研究3 9 4 1 试验原理3 9 4 2 试验设计3 9 4 2 1 模型材料3 9 4 2 2 微型桩的布设4 1 4 2 3 量测内容4 2 4 2 4 试验步骤4 3 4 3 试验结果及分析4 6 4 3 1 微型桩单桩破坏情况4 6 4 3 2 滑坡体变形破坏情况4 7 4 3 3 测点位移变化规律4 9 4 3 4 测点土压力变化规律一5 0 4 3 5 滑坡稳定系数的确定5 2 4 3 6 单桩受力分布情况5 2 4 3 7 单桩桩身弯矩分布规律一5 4 4 4 本章小结5 5 第五章微型桩排桩大型物理模型试验研究5 6 5 1 试验原理5 6 5 2 试验设计5 7 5 2 1 模型材料一5 7 5 2 2 微型桩的布设5 7 5 2 3 量测内容5 7 5 2 4 加载设计一5 9 5 3 试验结果及分析6 0 5 3 1 测点土压力变化规律6 0 5 3 2 滑坡稳定系数的确定一6 4 5 3 3 排桩受力分布情况6 5 5 3 4 微型桩排桩破坏情况6 7 5 4 本章小结6 9 第六章微型桩群桩大型物理模型试验研究7 l 6 1 试验原理7 l v i 6 2 试验设计7 1 6 2 1 模型材料7 1 6 2 2 微型桩的布设7 3 6 2 3 量测内容及测试仪器布设7 3 6 2 4 加载设计7 5 6 2 5 试验步骤。7 6 6 3 试验结果与分析7 9 6 3 1 测点土压力变化规律7 9 6 3 2 测点位移变化规律8 5 6 3 3 滑坡稳定系数的确定8 7 6 3 4 微型桩受力分布情况8 7 6 3 5 微型桩破坏情况一9 2 6 3 6 桩身弯矩分析9 7 6 4 本章小结9 8 第七章滑坡微型桩数值模拟研究1 0 0 7 1 引言10 0 7 2 有限元分析计算说明10 0 7 2 1 本构关系的确定1 0 0 7 2 2 计算模型的建立1 0 0 7 3 计算结果与分析1 0 2 7 3 1 桩身变位1 0 2 7 3 2 桩身等效弹性应变1 0 3 7 3 3 桩身弯矩分析1 0 4 7 3 4 桩身剪力分析1 0 5 7 4 本章小结1 0 6 第八章结论与展望1 0 8 8 1 结论。10 8 8 2 展望1 0 9 参考文献1 l1 攻读学位期间取得的研究成果1 2 2 i 长安大学博士学位论文 1 1 选题背景及意义 第一章绪论弟一早珀下匕 滑坡作为一种严重的地质灾害，经常造成人员伤亡和重大经济损失，使交通中断、 河道堵塞、摧毁厂矿、破坏村庄和农田等，是仅次于地震灾害和洪水灾害的一种严重自 然灾害。我国由于7 0 地域为山区，故滑坡灾害频发，是世界上受滑坡危害最严重的 国家之一。滑坡灾害给国家和人民生命财产带来了巨大损失，产生了严重的社会影响。 因而，滑坡灾害一直深受重视，有关滑坡灾害的防治研究也一直为世人所关注【1 。2 8 】。 经过多年的工程实践和理论研究，国内外在滑坡防治的研究方面成就显著，其中支挡抗 滑结构的发展应用尤为迅速，一些新型桩锚结构，如大、小型普通抗滑桩、预应力锚索 抗滑桩、预应力锚索地梁等已在工程实践中大量应用，并初步形成了较为成熟的计算理 论与施工方法【2 9 - 1 2 7 1 。 随着滑坡灾害各项研究的发展与深入，防治工程措施也在完善已有措施的基础上向 轻型化、小型化方向发展1 3 0 1 。微型桩便是符合这一发展特点的支护结构。 微型桩( m i c r o p i l e ) ，又称树根桩或迷你桩，一般指桩径在9 0 3 0 0m m ，长径比较大 ( 一般大于3 0 ) ，采用钻孔、强配筋和压力注浆工艺施工的灌注桩【1 2 8 】。微型桩的主要特 点是：非开挖施工，对滑体扰动小；施工机具小，适用于狭窄的施工作业区；桩位布置 灵活；对土层适用性强；施工振动、噪音小。近年来，一些单位将微型桩应用于滑坡防 治工程中，取得了较好的成效，为滑坡防治技术提供了一种新的思路。 在滑坡防治工程中，微型桩在以下几个方面具有大型抗滑结构所不具备的优点： ( 1 ) 可以应用到复杂地形条件下，特别是在场地狭窄、出入困难、环境和工作条 件较差的情况下，显示出明显的优点。 ( 2 ) 能穿透复杂地层，不受地下障碍物的影响，可做到任意斜度，能适用于各种 不同的土质条件。 ( 3 ) 施工时振动、地面扰动和噪音小，既能用于地下水位以上施工，也能用于地 下水位以下施工，并能在困难的条件下安设。 ( 4 ) 施工主要在地面进行，安全程度高，尤其是对于滑坡地段或潜在滑坡地段， 可更好地保证施工人员的安全。 1 第一章绪论 ( 5 ) 施工速度快，周期短。将其用于抢险工程，可以收到高效、快速的效果。 由于微型桩的这些优点，近年来在滑坡防治中，得到了越来越多的应用。但是由于 微型桩在滑坡防治工程中的应用历史比较短，人们对它的承载机理和破坏模式还没有充 分认识，也没有形成一套成熟的计算理论和设计方法，很大程度上影响了微型桩在滑坡 防治中的广泛应用与推广。另外，由于微型桩的桩径较小、长径比大、抗弯刚度很小， 其抗滑能力受到质疑。因此，阐明微型桩的变形及破坏机理，加强微型桩的设计理论和 工程应用的研究，发展符合实际工程特点的微型桩设计理论十分必要。而在实际工程中， 很难获得微型桩的受力情况及破坏模式等特性。因此，开展滑坡防治微型桩技术的大型 物理模型试验，对微型桩在滑坡防治工程中的受力变形特性进行研究，具有非常重要的 理论意义与现实意义。 本文依托国土资源大调查项目( 1 2 1 2 0 1 0 8 1 4 0 1 6 ) ，系统开展滑坡与微型桩物理模型 试验，并结合有限元数值模拟，对滑坡防治中微型桩的受力情况、变形特性及破坏模式 等进行研究，为微型桩的设计计算提供科学依据。 1 2 国内外研究现状及存在的问题 1 2 1 微型桩应用发展历程 微型桩是意大利的l i z z i 在上个世纪5 0 年代提出的【1 2 9 1 ，最初的目的是为了加固历 史性建筑物和纪念碑。 第一个工程应用实例是l i z z i 采用桩长1 3 m ，桩径1 0 0 m m 的微型桩对那不勒斯 a a n g i i u l l i 学校建筑进行加固。之后进行了微型桩第一次试桩试验，是在火山灰和砂土 中进行的。随后又在多种土质中进行了现场试验，在现场试验中微型桩表现出了较好的 承载能力。随着微型桩技术得到接受，它逐渐被推广到整个欧洲，并传入美国和其他国 家。例如1 9 6 2 年f o u d e d i l e 公司把微型桩技术介绍到英国，将其用于历史性建筑物的加 固。1 9 6 5 年德国采用了微型桩技术用于地下交通建设。2 0 世纪7 0 年代初期，意大利人 关于微型桩的专利终止，微型桩技术在国际上得到了真正的发展。1 9 8 3 年德国为微型 桩制订了独立的技术规范( d i n 4 1 2 8 ) 。1 9 9 3 年法国土木工程应用研究和试验所( i i 也x ) 在国家土木工程学院的f r a n c o i ss c h l o s s e r 教授和岩土力学教育研究中心的博士r o g e r f r a n k 的技术指导下，开展了一项名为“f o r e v e r ”的五年国家计划研究。这项针对 2 长安大学博士学位论文 微型桩的研究包括理论研究、室内试验( 离心机试验) 、数值模拟、现场试验等，主要 目的是促进微型桩在深基础、边坡稳定、现有构筑物的加固、堤岸加固、挡土墙以及浅 基础中的应用。 1 9 8 2 年法国索勒唐舍( s o l e t a n c h e ) 公司来华进行技术交流，介绍微型桩技术在法 国的应用情况，引起了国内学术界的广泛重视，并由上海市基础工程公司和同济大学为 苏州虎丘塔地基加固而进行开发研究；取得了较好的效果。此后微型桩在国内工程实践 中逐步得到了应用，例如上海新华铸钢厂造型车间行车柱地基加固工程、上海龙华污水 处理厂二次沉淀池基础工程、上海延安东路外滩天文台地基加固工程、上海东湖宾馆加 层地基加固工程等。 近年来，随着微型桩技术在国内的迅速发展，其应用范围不再局限于传统的地基处 理和基础加固工程中，还作为抗滑支挡结构被应用到边坡加固和滑坡治理工程中。由于 微型桩具有非开挖、施工快等优点，具有独特的优势，在滑坡治理中得到了越来越多的 应用。 。 1 t 1 2 2 微型桩抗滑工程应用现状 在目前的抗滑工程实践中，微型桩得到了广泛应用。在国外，b r u c e 等【1 3 0 】介绍了位 于加拿大安大略省南部的一个铁路路堤的稳定修复工程，采用非网状的微型桩结合表面 盖梁的方案对铁路南面路坡加固。m a c k l i n 等【1 3 l j 介绍了美国科罗拉多州运输部在阿斯附一 近的临时支护工程中成功应用微型桩支护系统。d i n o 等【”2 】介绍了提图斯电厂的深基坑 工程中应用的永久性微型桩支护挡墙。h e l m u t 等【1 3 3 1 介绍了在a gw e s e r 港口工程中运用 微型桩结合锚锭技术加固码头的成功案例。k e v i n 等【l 蚓介绍了美国北卡罗来纳州 s c h n a b e lf o u n d a t i o n 公司采用锚锭微型桩挡墙成功修复p i g e o nr i v e r 沿岸滑坡的案例。 国内，胡纯清掣1 3 5 】采用刷方减重、微型桩、抗滑桩等多方案综合治理福建龙岩某 滑坡，设计在滑坡体中后部采用了2 排微型桩，排距5 m ，桩长分别为1 4 m 和2 0 m ，穿过 滑动面进入滑床2 3 m ，桩间距2 m ，桩径1 0 0 m m ，下单根2 5 钢筋。 姜春林等【1 3 6 l 采取以微型桩为主并结合压力注浆、卸载、反压等工程措施的设计方 案，对某复合古滑坡进行了治理，确保了道路主线路基及路堑边坡工程的正常施工和长 期稳定。 朱宝龙等【1 3 刀采用钢管压力注浆微型桩与截排水隧洞等工程措施对京珠高速公路 3 第一章绪论 k 1 0 8 滑坡治理取得了成功。微型桩孔位均采用梅花形布置，布设两排，排距1 8 m ，桩 间距2 m ，桩径为1 3 0 r a m ，下m9 0l n n l 钢管。 余桂红等【1 3 8 j 在京珠高速公路某高边坡抗滑抢险施工中，采用微型桩作为临时加固 措施，取得了较好的效果。共布设四排微型桩，呈梅花型布置，排距2 7 m ，桩间距l m ， 孔径1 5 0 m m ，孔深8 m ，配筋为1 1 0 工字钢，注入m 2 5 水泥砂浆。 林春秀等【1 3 9 1 在珠海高速公路某边坡开挖中于坡顶设置三排微型桩，三排微型桩长 均为1 2 m ，采用 1 5 0 孑l 径，桩心插入1 1 2 轻型工字钢，孔内灌注m 3 0 水泥砂浆。桩距为3 m ， 排距为2 m ，梅花形布置。 吴；1 1 页) i i 等【1 4 0 】对洛三高速公路k 9 7 + 9 0 0 - - - k 9 8 + 5 0 0 路段高陡路堑边坡失稳采用压 力注浆、微型抗滑桩及预应力锚固综合方案进行处理，取得了较好的治理效果。 李小民【1 4 1 1 采用抗滑桩、微型桩、减载、排水、反压填土等综合治理方法对苏州绕 城高速公路山体滑坡进行了治理。微型桩布设了两排，梅花状布置，桩顶用钢筋混凝土 梁连接。桩长2 0 m ，孔径1 4 6 r a m ，配筋为3 根0 2 8 的螺纹钢。桩身与滑面垂直，锚固深度 5 m 。 刘卫民等【1 4 2 】在国道3 1 7 妥坝昌都公路k 3 9 7 + 2 0 5 , - , + 3 5 0 段滑坡治理中，采用微型桩 挡墙方案，微型桩挡墙墙体采用c 2 0 片石混凝土砌筑，长3 5 m ，墙高6 m ，顶宽1 8 m ，胸 坡1 ：o 2 5 ，背坡垂直，基底坡率1 ：5 。挡墙底部加微型桩基础，微型桩采用梅花型布置方 式，共3 排，行距2 m ，排距0 5 m ，桩长9 m ，挡墙基础下埋深5 m ，深入挡墙4 m 。微型桩 孔径1 5 0 m m ，由三根( 0 2 8 的螺纹钢筋组成。采用了经过半个月的施工，安全实施了治理 工程，迅速稳定了滑坡。 谢晓华等1 1 4 3 1 在京珠高速公路粤境北段k 1 0 7 i 点滑坡治理中设置 5 排2 2 y u 竖直微 型桩，桩长1 2 m ，桩径1 8 0 m m ，纵横方向桩间距均为1 0 m 。桩锚筋为1 1 0 工字钢，桩顶设 置网格形钢筋混凝土联系梁，联系梁高0 3 m ，宽0 2 m ，其纵筋与工字钢焊接。 祈志强等【1 4 4 】在三峡库区巴东县黄土坡滑坡治理工程中设置了5 排3 0 0 根微型桩。微 型桩设计桩径1 5 0 m m 、桩长2 0 m ，梅花状布设，排距0 7 5 m 、桩距1 3 m 。桩群项部采用 长9 0 m 、宽3 m 、高0 5 m 的钢筋混凝土联系梁将其连结成一体。 丁光文等【1 4 5 】在鹰厦铁路k 1 1 3 + 3 4 4 , - , + 4 4 0 段滑坡治理中采用了微型桩群+ 预应力锚 索组合方案。工点设八组微型桩群，桩群中至中距离为8 m ，每组桩群设4 0 根桩径 1 3 0 m m 的微型桩；分5 排，纵向间距0 5 m 、横向间距0 4 3 m ，呈梅花型布置。中间一排为竖直桩， 其余4 排分别以2 0 、4 0 的角度倾斜，单根桩长1 8 - 2 1 m ，每根桩内布置3 根0 2 8 的i i 级钢筋。 4 长安大学博士学位论文 在滑坡防治工程中，微型桩的桩径多为9 0 - - , 1 8 0 r a m ，以1 5 0 r a m 最为常见。桩内配筋 或为钢管，或为工字钢等型钢，或为钢筋束，总体可归结为两种：桩周配筋和桩心配筋。 前者具有一定的抗弯刚度，后者配筋位于微型桩中心，抗弯刚度较小。另外微型桩在滑 坡防治工程中的应用形式也呈多元化发展，微型桩布设排数不定，以2 到5 排居多，桩群 布设形式以梅花形布设居多。除单独应用微型桩治理滑坡外，工程中也常用微型桩与其 他较为成熟的治理技术相结合，主要可归纳为以下几种： ( 1 ) 微型桩与普通抗滑桩结合：该技术通过于普通抗滑桩底部设置微型桩锚固在 稳定的岩土层中，利用微型桩与周围岩土体复合为一体的特点，增加抗滑桩的稳定性， 同时也一定程度上克服了普通抗滑桩不便施工的缺点。 ( 2 ) 微型桩重力式挡墙：微型桩重力式挡墙是由抗滑挡墙与微型桩群结合构成， 微型桩群竖直向设置，上部与挡墙砌体联结，下部锚固在稳定的地层中。该种结构避免 了一般抗滑挡墙基础埋置较深、截面较大、不便施工的缺点，又增强了挡墙的抗滑、抗 倾覆能力，另外施工中对滑坡扰动小，所以对于中小型浅层滑坡和正在滑动中的滑坡比诎： j “ 较适用。 ( 3 ) 微型桩与预应力锚索结合：当滑面较深时，微型桩群下部嵌固于稳定岩土层 中，滑面以上受荷段桩身受到的水平荷载较大，可在其桩顶联系梁上使用锚索结构平衡 其所受荷载。微型桩与预应力锚索相结合的结构形式，不但具有微型桩的全部优点，而 且能克服普通微型桩的一些缺陷，加固效果更加显著，在工作和环境条件较差的情况下，懈：。 具有明显的优势。 ( 4 ) 微型桩与压力注浆技术的结合：该技术一般多采用微型钢管桩，钻孔后下入 钢花管进行压力注浆，用以加固钢花管周围的滑坡岩土体，使密排的钢花管微型桩及其 周围的岩土体形成一个坚固的连续整体，并使浆液挤入岩土体裂缝中，对滑坡岩土体自 身的抗滑性能进行改良。该方法便于施工，是一种有效、值得推广的滑坡治理方法。 1 2 3 微型桩计算理论研究 周德培【1 4 6 】按微型桩在滑坡体的设置位置将微型桩组合抗滑结构总结为坡面加固 型、平台加固型及坡脚加固型三种，认为微型桩除了可增强滑面的抗剪强度外，桩与土 形成的抗滑体的抗滑机制不同于一般的抗滑桩，其抗滑效果通过发挥微型桩的抗拉强度 和桩土地基承载力的优势来抵抗滑坡推力。按照横向约束的弹性地基梁法提出了设计计 5 第一章绪论 算理论，并结合具体工程给出了设计计算方法。 丁光文 1 4 5 , 1 4 刀在分析微型桩加固机理的基础上，提出了微型桩在整治滑坡工程过程 中的两种作用：边坡加固作用和重力式挡墙作用。并基于桩土复合结构共同作用的假设 提出了微型桩的计算方法与设计步骤。该方法首先根据相邻微型桩之间土体的塑性变形 进行微型桩的横向布置，再根据被桩间土体的滑动和微型桩复合截面上的破坏确定微型 桩的总数和排距。但是，该方法在实际应用过程中还是先根据经验估计一个桩间距，然 后根据微型桩间土体塑性变形的稳定性分析来验算桩间距是否符合要求，若符合要求则 进行结构分析。实际上该方法仍没有跳出经验试算法的范畴。 冯君【1 4 8 , 1 4 9 】针对微型桩加固顺层岩质边坡，提出了微型桩单桩抗剪强度公式，并将 微型桩体系分为三种布置形式，即微型桩独立体系、平面桁架体系和空间桁架体系。将 微型桩体系和桩间岩土体视为桩岩土体的复合型结构，建立了相应的计算模型，并利 用有限元方法进行了复合结构内力的计算。 孙书伟1 5 0 1 按弹性桩计算了微型桩单桩的内力和位移，从结构力学的角度利用力法、 位移法对微型桩平面刚架体系“n ”型单元进行了内力计算，并对空间刚架结构进行了力 学分析。但是，在对平面刚架进行内力分析时没有考虑作用在微型桩刚架体系上的岩土 荷载，仅是纯粹进行了结构力学结构的分析，所计算的内力公式不能应用于实际工程计 算中。 沈龙运等【1 5 1 1 采用了压力法对微型桩的内力进行了分析计算。压力法主要根据试验 资料、工程经验设定无桩时的土体自由侧向荷载的大小和分布，然后将侧向荷载施加于 桩上，从而计算桩身内力和位移。 b r u c e 等【1 3 0 】使用f l a c 软件采用拉格朗日有限差分法对微型桩挡墙及堤坡进行稳 定性分析，优化微型桩的深度及间距。 c a n t o n i 等1 5 3 1 提出了一种基于将支挡结构假设为复合体的网状微型桩的设计计算 方法。 陈喜昌等【1 5 4 1 指出可采用等效截面方法进行组合桩的承载力计算及结构设计。 m a c k l i n 等【1 3 1 1 在设计微型桩锚锭挡墙时将其简化为重力式挡墙。 孙厚超【1 5 5 】运用有限元数值分析软件a n s y s 对微型组合桩结构的抗滑机制进行了研 究，分析了桩土作用的一般规律及影响因素，最后提出了按等效截面设计微型组合桩 的方法，但在建立模型时仅考虑了三根微型桩组成的组合桩单元。 邹越强等1 5 6 1 按普通抗滑桩的设计方法确定微型抗滑桩的间距，同时指出，除非第 6 篓室奎堂堕主堂