滑坡治理中的抗滑桩设计

滑坡治理中的抗滑桩设计

文章主要分析了滑坡治理中的抗滑桩设计问题，阐述了抗滑桩的性能优点针对设计应用中存在的一些问题进行深入研究，结合作者实践或者本次研究，最终提出了从滑坡推力计算至桩结构设计的一系列应用体系的措施。最终希望通过文章的分析研究，实现抗滑桩性能进一步提升的目标。标签：滑坡；抗滑桩；内力；变形

在我国的滑坡治理工作中抗滑桩，大多被使用在铁道滑坡的治理过程中，而且起到了十分明显的抗滑效果。目前，抗滑桩已经在其发展的前二十年内在技术和设计上，都取得了相当长足的进步和完善，但是由于当时计算能力和手段的限制，对于抗滑桩的研究和设计都具有一定程度影响，尤其是其数据参数等内容不够精确，误差较大。由于计算机技术的不断迅猛发展，极大的促进了抗滑桩的相关设计参数的精确程度，为抗滑桩的设计提供了有力的技术支持，据此作者将在下文展开详细的设计论述。

1 滑坡机理与防治

1.1 滑坡机理分析

滑坡这种自然地质灾害是由于一些突变的天气因素如短时间内大量的降雨降水、地质地壳运动或是一些人为的次生灾害所造成的，致使位于地表层倾斜岩体之上的自然土质的滑动流失与位置移动。滑坡这种自然灾害的衍生机制主要表现在，其一般产生于特定的自然环境和地质构造之中，主要表现出土质沿斜坡下滑所产生的，滑动性能同倾斜面的摩擦阻滑性能两者之间的互相作用及此消彼长的经过历程，这其中还牵涉到了一些关于滑坡形成、产生之中的基本因素，即对于滑坡滑动速度的影响因素、加速度的变化影响因素以及滑坡结束时的实际滑动距离影响因素。一旦滑坡过程结束之后，在滑坡面上地表土质一般就会趋于相对平稳的状态，然而随着时间的推移，原本趋于稳定的滑坡面土质将会逐渐随着不稳定因素的持续堆积，而再次产生位置移动，土质滑动的问题，往往由于此过程的循环往复，而造成地表土质的不断流失。

1.2 滑坡的形成过程

在研究滑坡形成的过程中，首先应当搞清楚最初滑坡地带究竟是如何形成的，其形成的主要条件、因素是什么，其对于滑坡这种自然灾害的最终形成起到的什么样的作用，以及其发展变化的具体规律是什么，以便为我们日后的研究、防治工作提供详细、可靠的数据资料支持。对于滑坡地带的形成，其中起到主导的基础因素主要是在滑坡的发生地，与其相关的地质环境、地下水资源情况和气候条件有密不可分的关系。地质环境的原因一般是由于滑坡地带产生地区的土质条件较为分散化、粉尘化，土质自身的凝集作用不强，一旦遇到不利的地质灾害或强降雨气候就容易发生滑坡、泥石流等次生灾害，还有一种情况是由于地下水资源的充沛，致使地质层之间常年受到侵蚀，长时间的累积渗透致使一旦发生地

质运动等自然变迁也会引起滑坡地带的形成从而导致滑坡灾害发生。在滑坡地带一旦形成之后，滑坡灾害不会是一次性的，它一般会形成一个循环往复的过程，这个过程一般分为四个时期，首先是滑坡地带的形成、产生时期，这个时期的产生一般需要较长的时间和多方面的影响因素互相交织作用生成；其次是滑坡地带形成之后的发展时期，这个时期会逐渐增加滑坡的影响区域和面积逐步加大滑坡的危害；然后使滑坡地带形成之后灾害影响最深的时期滑动层滑动时期，此时期的危害最为深远，造成的损失也最为严重；最后一个时期就是滑动层滑动结束之后的平稳过渡时期，此时期虽然已经度过了滑动时期但是由于滑坡地带已经形成，在此时期内会不断累积滑坡的助力因素，从而形成往复循环直至再次发生滑坡事件。

1.3 滑坡防治措施

对于已经形成滑坡带的滑坡层要在其平稳时期，加强维护工作防治工作，建立定期观察巡防机制，对于观测数据进行科学、合理分析，精确评估滑坡的发生预测，进而进行针对性的治理措施，减少次生灾害。在对于一些重要的施工项目进行选址时，要尽可能的远离滑坡地带以及存在滑坡危险的地带，要在进行实际地质勘探的基础上，对于周围地质环境、气候条件、土质样本结构性分析进行科学实验的分析，从而合理规划项目工程，能够最大程度的从源头上避免滑坡带来的危害和损失。

对于滑坡问题的治理工作一般有以下几类措施：首先是降低滑坡地带的地表滑动压力，或者是对于滑坡地表进行加压措施，这两者虽然形式上完全相反，但是根本目的却是一致的，即实现滑坡地带地表压力平衡。降低地表滑动压力法即就是通过将滑坡的顶部土质迁移到滑坡底部，从而降低滑坡的有效滑动距离和坡度，实现减小滑坡的滑动的动力，以期达到治理滑坡滑动的最终目的。而对于加压措施需要通过对于滑动面进行土质覆盖，增加滑动阻力最终以期实现治理滑坡滑动的目的。其次是对于滑坡地带的土质地表层进行优化、改良，由于大多发生滑坡灾害的地带的土质地表层都存在分散化、粉尘化等原因，因此对于土质地表层进行土质优化具有良好的防治滑坡作用，对于地下水资源丰富并且长期渗透于滑坡层的地带，可以运用排水措施优化土质结构，增强土质的滑动摩擦系数，从而起到防治滑坡的作用。对于本身滑动层土质质量不佳且易产生滑坡灾害的地表滑动土层，可以通过进行加压处理措施增强土质的压力系数，减小滑坡灾害发生几率，亦可以通过填充化学材料的方法进行化学处理，从而改变土质的化学结构构成，从而提升滑动层土质的摩擦系数，降低滑坡灾害的发生几率。最后是通过建立以抗滑桩等方式为主的人工支撑围挡技术，广泛的应用于铁路、公路建设等大型施工项目中。一般在滑坡治理中运用最多就是抗滑桩的应用，抗滑桩是一种通过深入到滑坡面内部，从而起到对于滑坡层滑坡运动的阻力作用，以达到稳固滑坡整体层面的作用。抗滑桩大都是通过整体作用来防治滑坡灾害，抗滑桩具有许多突出的优点，例如可以实现分散式安装，大大降低施工难度，在一些大型机器设备无法到达的地段，可以进行人工挖掘施工，这极大的促进了抗滑桩的应用范围，以及在检修更换的时候不必整体拆换，只要针对需要更换的单个抗滑桩进行拆卸、更换即可。

2 抗滑桩变形及内力分析

2.1 滑动面以上抗滑桩的位移及内力分析

对于悬臂梁的求解，可利用滑动面上部抗滑桩的位置移动和内力因素。根据其在受到均布荷载和线性荷载情况下，即存在以下微分方程式：试尝试于滑动层表面的边角处及其位移边角的数值为？渍A和XA时，据此得到在均匀受力的情况下抗滑桩的地质滑动表面层的移动距离及移动角度为：

在线性均匀分布滑动压力的情况下抗滑桩地质滑动表面层移动距离及移动角度为：

2.2 滑动面以下抗滑桩的内力及变形分析

在滑坡治理中使用的抗滑桩在位于滑动地质层下方位置的部分，将被视作为地质基层梁柱，一般情况下运用地质基础梁柱理论来进行研究、测定其预计的形变程度和受到的内部压力程度。以下是对于抗滑桩在均匀受力以及线性承受压力的情况下的测算。

抗滑桩在均匀受力的情况时，抗滑桩顶部对于水平位置受力情况的挠曲微分方程即为：

EI■+xKBp=0，在此公式之中，xKBp视为抗滑桩的底部对于滑动层之上的抗滑桩部分的水平方位的阻力，t/m2。进而使用抗滑桩的形变系数公？茁=■，即KBp=4EI？茁4也就是KBp=4EI？茁4，因此即可改写为■+4？茁x=0。

通过对于以上微分方程的运用，即可得到位于地质层滑动面的抗滑桩底部，预期所会产生的形变以及内部压力影响的运算式子：

防滑桩的基底为自由端有，Mb=0，Qb=0，即

在受到线性程度的承载力时，抗滑桩的挠曲微分方程即为：

EI=■=-myxBp

求解该微分方程即得出：

在此微分方程运算公式之中：xy、？渍y、My、Qy这四者依次位于使用锚进行固定的区域内，抗滑桩的任意横截面的移动位置（m），角度偏移（弧度），弯曲段的矩形距离（MN°m），以及摩擦抗阻力（MN）；xA、？渍A、MA、QA 这四者依次表示在地质滑动层抗滑桩的移动距离，角度偏移，弯曲段的矩形距离（MN°m），以及摩擦抗阻力（MN）；Aj、Bj、Cj、Dj这四者依次表示抗滑桩的填挖深度ay以及相对比的“m”算法对于相关函数值所产生的影响；E表示填充物的相关弹性模型对比量，MPa；I表示抗滑桩的横截面位移惯性，m4；？琢=■■