锚杆抗滑桩桩侧地层抗力分布模式的试验研究

第30卷第9期 岩 土 力 学 V ol.30 No.9 2009年9月 Rock and Soil Mechanics

Sept. 2009

收稿日期：2008-04-10

基金项目：国家自然科学基金资助项目（40272116）。

第一作者简介：李寻昌，男，1975年生，讲师，博士研究生，主要从事岩土工程的教学和科研工作。E-mail: dcdgx12@

文章编号：1000－7598 (2009) 09－2655－05

锚杆抗滑桩桩侧地层抗力分布模式的试验研究

李寻昌1，门玉明1，何光宇2

（1. 长安大学 地质工程与测绘工程学院，西安 710054；2. 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072）

摘 要：介绍了锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力分布规律的室内模型试验成果，试验共分3组，其中2组在坡体后缘加载，第3组采用千斤顶直接在桩后加载，桩身上各贴有一定数量的土压力盒，用以测定作用于桩身上的地层抗力。从3组试验中得出了锚杆抗滑桩桩身的荷载分布图，分析这些荷载分布图可以看出，对于锚杆抗滑桩来说，其滑面以下桩身的地层抗力主要分布在桩前一侧，与普通悬臂式抗滑桩计算模型中采用的地层抗力主要分布在桩背一侧的模式是不同的。根据试验结果给出了锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力的3种分布模式，并给出了桩前滑面以下部分被动抗力值的大致范围。 关 键 词：锚杆抗滑桩；试验研究；桩侧地层抗力；分布模式 中图分类号：TU 473 文献标识码：A

Test research on strata resistance of pile side of anchor anti-slide pile

LI Xun-chang 1

, MEN Yu-ming 1, HE Guang-yu 2

(1. College of Geology Engineering and Geomatic, Chang’an University, Xi’an 710054, China; 2. Chengdu Hydroelectic Investigation and

Design Institute, China Hydropower Consulting Group Corporation, Chengdu 610072, China)

Abstract: An indoor model test result of distribution regulation of strata resistance beside piles in the system of anchor anti-slide pile is introduced. In three test groups, two groups load on back of slope, the third one directly loads on the pile by jack. There are earth-pressure boxes on each pile to test the strata resistance. The distributing graphs of loading on the piles in the system is obtained from the tests. From the graphs, it is concluded that the strata resistance is focused on back of the piles. That is different from the anti-slide pile, in which the force is focused in front of the pile. Three distribution patterns of strata resistance beside piles in the system of anchor anti-slide pile and approximate scope for partial passive resistance values in front of the piles embedded the slide surface are given.

Key words: anchor anti-slide pile; test study; strata resistance of pile side; distribution pattern

1 引 言

近年来，锚杆抗滑桩和预应力锚索抗滑桩在 公路、铁路、水利水电、地质灾害防治等部门得到了广泛的应用，并取得了一定的工程和经济效果，但目前的理论研究主要集中于桩体内力计算方法的研究和应用上，如悬臂桩法、地基系数法、矩阵分析法[2]、双参数法[3]、有限元法[4]和有限差分法[5−6]等。虽然这方面也开展了相应的试验研究，但大都集中于抗滑桩模型，如铁道部科学研究院西北分院的马骥[7]、徐良德[8−9]和闵顺南[10]等都作了一定的研究工作；曾德荣[11]和曾云华[12]虽然关于锚杆抗滑桩

开展了相应的研究工作，但试验模型较小。为深入探讨锚杆抗滑桩的受力及变形规律，本课题组围绕锚杆抗滑桩的优化设计理论开展了一系列的理论和试验研究[1

，13−14]

，本文主要介绍关于锚杆抗滑桩桩

侧地层抗力分布规律的部分研究成果。

2 研究现状

锚杆抗滑桩是指在普通抗滑桩桩顶加设了一定数量的锚杆，而锚索抗滑桩是在桩顶施加了具有一定预应力的锚索，两者在结构上有一定区别，前者是以钢筋作为锚固体的，而后者通常以钢铰线作为锚固体。在锚杆抗滑桩设计中，必须使锚杆或锚索

岩 土 力 学 2009年

满足锚固力的要求。虽然锚杆抗滑桩和预应力锚索抗滑桩在工程中大量应用，但其设计计算理论研究远远滞后于工程应用。在国家标准或行业标准的相关设计规范如《铁路路基支挡结构设计规范》[TB10025―2001]、《公路路基设计规范》[JYJ013―95]、《建筑边坡工程技术规范》[GB50330―2002]以及《建筑地基基础设计规范》[GB50007―2002]等中还没有对其具体设计计算原则和方法做出相应说明和规定。

关于锚杆抗滑桩的设计计算目前主要基于抗滑桩的设计计算，二者主要的不同就是在抗滑桩的桩顶布设了相应的锚杆或预应力锚索，使单纯由抗滑桩承担滑坡推力变为桩和锚共同承担，即减小了桩所承担的推力，所以，在滑面附近桩的弯矩和剪力也相应减小，由此桩的锚固深度随之变短或桩截面相应减小。

3 桩侧地层抗力分布模型试验

3.1 模型设计

为了研究锚杆抗滑桩桩侧地层抗力的分布规律，进行了室内模型试验。试验在模型箱内进行，模型箱长度为4 m ，宽度为3 m ，其中，地面以上高度为2 m ，地面以下深度1 m 。模型箱中的土体采用夯实的黄土，滑坡体土的物理力学参数如表1所示。为控制滑带和滑床土的强度的均匀性，在土体填筑过程中，每层土的填土厚度和夯击遍数相等。为模拟滑坡，在土体中预设了滑面，滑面由两层塑料薄膜内夹很薄的一层黄油组成。抗滑桩模型采用钢筋混凝土矩形桩，混凝土强度等级为C15，截面尺寸8 cm ×10 cm ，桩的长度为2、1.5、1.2 m 3种。桩顶设置用φ3 mm 铁丝组成的锚杆，其中，锚杆嵌固段长1 m ，锚孔直径D =4 mm ，锚固体材料采用水泥砂浆。试验装置如图1所示。

表1 模型土的物理力学参数

Table 1 Physico-mechanical parameters for model soil

固结快剪 反复剪

指标值大小 密度 /(g/cm 3

)

c /kPa

ϕ /(°) c /kPa ϕ /(°)

最大值 1.88 54.0 30.0 15 25.6 最小值 1.45 20.0 9.2 1.0 19.3 平均值

1.69 31.4 20.3 6.4 2

2.8

本次试验共分3组进行：其中第1组共4根 桩，桩长为 1.2 m ，嵌固段为 30 cm ，滑面以上为 90 cm ，嵌固段长度与桩的总长之比为1/4，桩间距为 50 cm ，每根桩上拉3根锚，桩与锚的具体布置

见图 1。第 2 组共 6 根桩，其中中间 4 根桩长为 1.5 m ，嵌固段长50 cm ，嵌固段长度与桩的总长之比为1/3，两边2根桩长各为1.2 m ，嵌固段长30 cm ，每根桩拉3根锚，桩间距为 25 cm 。第3组共4根桩，桩长2.0 m ，嵌固段长1 m ，嵌固段长度与桩的总长之比为 1/2，每根桩拉 3 根锚，具体平面位置与第1组相同。

（a ）模型框架平面图

（b ）模型框架侧面图

图1 模型框架（单位：mm ）

Fig.1 Model frame (unit: mm)

为了获得桩侧地层抗力的分布模式，模型桩上均贴有一定数量的土压力盒，桩体钢筋和锚杆铁丝上均贴有相应的应变片。压力盒的量程为0.1 MPa 和0.2 MPa 。加载方法有两种：一为在滑坡后缘堆载，堆载位置如图1所示，试验采用分级加载，在每级荷载施加后，均要维持一定的时间，至桩-锚结

构的受力和变形趋于稳定后方可测试数据，这一段时间的长短由安装在桩前的百分表的读数来决定；

540 420190 100 600

50 60

200 300

锚杆

200 1 300 1 100 1 100 300 1070 480

750 500 500 500 750

① 8 1 ⑤4 2 ②6 3 7 5 ⑦

3-1 3-2 3-3 3-4

抗滑桩抗滑桩 抗滑桩 抗滑桩

百分表1 百分表2 百分表3 百分表4

百分表5百分表6

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