基于工程案例的双排抗滑桩加固边坡优化设计研究.docxVIP

基于工程案例的双排抗滑桩加固边坡优化设计研究

一、绪论

1.1研究背景与意义

在各类工程建设中，边坡作为一种常见的地质结构，其稳定性对工程安全起着举足轻重的作用。边坡失稳会引发滑坡、崩塌等地质灾害，不仅会对工程设施造成直接破坏，导致巨大的经济损失，还可能对周边的生态环境、居民生活以及社会经济发展带来严重的负面影响，甚至危及人们的生命安全。

在道路工程中，边坡的不稳定可能致使道路坍塌、路基滑移，这不仅会阻碍交通的正常运行，还会给维修和重建工作带来高昂的成本。例如，2023年在某山区高速公路建设过程中，由于边坡稳定性评估不足以及施工过程中对坡体的扰动，在一场暴雨后引发了大规模的滑坡，导致部分路段被掩埋，交通中断长达数月之久，直接经济损失高达数千万元。在水利工程领域，水库、堤坝等设施的边坡稳定性直接关系到水利设施的安全运行。一旦边坡失稳，可能引发溃坝等严重事故，进而导致下游地区遭受洪水侵袭，造成大量人员伤亡和财产损失。在矿山开采行业，矿山边坡的稳定性问题一直是安全生产的关键。边坡失稳可能引发矿坑塌陷、泥石流等灾害，不仅会破坏矿山的生产设施，还会威胁到矿工的生命安全，影响矿产资源的可持续开发。

抗滑桩作为一种常用且有效的边坡加固措施，在边坡治理工程中得到了广泛应用。抗滑桩凭借其抗滑能力强、施工安全简便、能进一步核实地质条件等突出优点，成为了整治滑坡和稳定边坡的主要手段之一。通过合理设计和布置抗滑桩，可以有效增强边坡的稳定性，提高边坡抵抗变形和破坏的能力，从而保障工程的安全运行。

近年来，双排抗滑桩加固边坡技术因其独特的优势开始被广泛应用。它采用双排抗滑桩在边坡内穿孔墙式布置，然后以钢筋混凝土浇筑抗滑桩基础，直接与岩石结合，具有结构稳定、施工周期短、造价低等优点。然而，目前在双排抗滑桩的设计和应用中，仍然存在一些问题亟待解决。例如施工地质条件复杂，不同地质条件下双排抗滑桩的作用机制和设计参数难以准确确定；部分工程中加固效果不明显，未能充分发挥双排抗滑桩的优势；施工工艺不成熟，在施工过程中容易出现各种问题影响工程质量和进度等。因此，对双排抗滑桩加固边坡工程进行优化设计研究，提高其施工效率和加固效果已变得非常必要和迫切。通过深入研究，可以优化双排抗滑桩的设计参数和布置方案，提高其加固效果，降低工程成本，对于预防边坡失稳灾害的发生、保障工程安全、推动边坡工程技术的发展以及促进可持续发展都具有重要的意义。

1.2国内外研究现状

边坡稳定分析方法经历了从定性分析到定量分析，再到多种分析方法相互融合的发展历程。早期，主要采用定性分析方法，借助工程地质勘察等手段，对影响边坡稳定性的地质条件、水文地质条件、新构造运动、地貌、气候及人类工程活动等因素进行综合分析，定性判断边坡破坏的可能性及破坏方式。其中，自然历史分析法通过研究边坡的形成和演化历史，分析其稳定性；类比法将待分析边坡与已有的稳定或失稳边坡进行对比，判断其稳定性；图解法通过绘制边坡的地质剖面图、赤平投影图等，直观分析边坡的稳定性。定性分析法虽然能够对边坡稳定性进行初步判断，但缺乏精确的量化指标，难以准确评估边坡的稳定性程度。

随着工程技术的发展和对边坡稳定性研究的深入，定量分析方法逐渐成为边坡稳定分析的主流。极限平衡法是最早得到广泛应用的定量分析方法之一，它以摩尔－库仑强度准则为理论依据，通过假定潜在滑动面，将边坡体划分为多个条块，依据力矩平衡原理，建立抗滑力矩与下滑力矩的关系式，求解边坡稳定安全系数，以此定量评价边坡稳定性。瑞典条分法是极限平衡法中最早应用的方法，它假定滑动面为严格意义上的圆弧面，不考虑条块间的相互作用力和单个条块的力矩平衡，仅考虑整体边坡的力矩平衡，计算结果相对不准确。毕肖普法假定所有土条之间的切向条间力为0，即条间力合力方向为水平，在一定程度上改进了瑞典条分法的不足。斯宾赛法假定相邻土条之间的法向条间力与切向条间力之间有一固定的常数关系，即各条间力合力的方向互相平行。摩根斯坦－普赖斯法在对任意曲线形状的滑裂面进行分析的基础上，建立满足力和力矩平衡的微分方程式，然后假定两相邻土条法向条间力和切向条间力之间存在一个对水平方向坐标的函数关系，根据整个滑动土体的边界条件求出问题的解答。这些基于极限平衡原理的不同条分法，在边坡稳定分析中得到了广泛应用，但它们都存在一些局限性，如假设条件较为理想化，不考虑土体的应力-应变关系，难以准确反映边坡的实际受力和变形情况。

随着计算机技术的飞速发展，数值分析方法在边坡稳定性评价中得到了广泛应用。有限元法是目前应用较为成熟的数值分析方法之一，它以连续介质力学为基础，将无限自由度的体系转化为等价的有限自由度的体系，即把整体离散成多个有限的个体单元，通过分析各个单元体的应力应变情况，结合边界条件和滑移面的位置情况，得出边坡的整体破