《GEO5工程实例系列01 - 抗滑桩优化设计(单排+多排)1608.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GEO5工程实例系列01 - 抗滑桩优化设计(单排+多排)1608.pdf（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、典型工程实例 01 设计软件 GEO5 土质边坡稳定分析 OptumG2 单排 多排抗滑桩优化设计 以江苏某滑坡工程为例 通过本工程实例 可以掌握以下几方面的技巧和知识 GEO5 土质边坡稳定分析 和 抗滑桩设计 模块在抗滑 桩设计中应用 单排抗滑桩优化设计 远距离多排抗滑桩优化设计 更新时间 2016 08 例题源文件 视频讲解 1 基本说明 1 1 案例说明 此工程实例为一盘山公路路基滑坡 现场实地调查显示坡顶处已有部分滑动 滑面较缓 地下水位较高 约为地表以下 2 3m 整个滑坡体长度约为 100 120m 这里仅选择其中最危险剖面进行设计和分析 图 1 1 图 1 1 最危险剖面 1
2、2 设计方案说明 该滑坡体量大 剩余下滑力大 最终采用的设计方案为三排抗滑桩分段支护 图 1 2 其计算难点在于如何考虑剩余下滑力在不同抗滑桩之间的分布 以及 滑面搜索时如何考虑抗滑桩承载力随滑面的变化 借助 GEO5 土质边坡稳定分 析 和 抗滑桩设计 模块可以很好的解决上述计算难点 图 1 2 三排抗滑桩分段支护设计方案 2 计算说明 在对设计过程进行详细介绍之前 需要对 GEO5 抗滑桩设计的一些基本知识 进行说明 GEO5 中抗滑桩设计主要分为两步 初步设计 或概念设计 和详细 设计 初步设计采用 土质边坡稳定分析 模块 以下简称 土坡 模块 进行 目的是分析当抗滑桩发挥其全部承载力时
3、 边坡可以达到的稳定安全系数 通过 该分析 工程师可以初步判断需要布置多大承载力的抗滑桩和需要布置多少排抗 滑桩 以及是否需要增加其他支护措施 例如锚杆 索 挡土墙等 同时 根 据边坡的设计安全系数和抗滑桩分布 还可以计算得到剩余下滑力在抗滑桩之间 的分布 进一步帮助工程师对设计方案的合理性进行判断 详细设计采用 抗滑桩设计 模块 以下简称 抗滑桩 模块 进行 目的 是根据抗滑桩所受荷载 分析其变形 抗剪承载力 抗弯承载力和嵌固端岩土体 的承载力 并进行配筋验算 通过该分析 即可以最终确定设计方案 并绘制施 工图 根据初步设计 基本确定设计方案后再进行详细设计 从而避免了反复在细 节上对方案进
4、行调整而缺少整体宏观把握 提高了设计效率和设计方案的合理性 2 1 最危险滑面的确定 一般而言 对于滑面确定的滑坡 不需要再确定最危险滑面 只需要对已有 滑面进行分析即可 当然 有时为了防止成功支护已有的滑面后产生其他滑面 例如仍有低于设计安全系数的其他潜在滑面 我们则需要对小于设计安全系数的 滑面进行进一步的搜索 对于滑面不确定的滑坡或滑面只能大致判断其位置的滑坡 则需要确定最危 险滑面的位置 并对其进行支护 通常的做法是 在不添加抗滑桩的情况下对边 坡最危险滑面进行搜索 然后固定最危险滑面 加入抗滑桩 分析安全系数 并 计算作用在抗滑桩上的剩余下滑力 这种做法对于嵌固段相对确定 且滑面不可
5、 能产生在嵌固段以下的滑坡是适用的 例如本案例 但是当抗滑桩的嵌固段处于 土体中时 则需要考虑滑面下移时引起的抗滑桩承载力的降低 下面通过一个简 单的例题 非工程实例 对此进行说明 如下图 图 2 1 所示均质土坡中一根抗滑桩 A 穿过未添加抗滑桩时搜索 得到的最危险滑面 S 此时 由于抗滑桩的加入 最危险滑面必定会下移 如果 穿过桩底的滑面安全系数仍然小于设计安全系数 则说明抗滑桩长度不足 但是 如果滑面仅仅高于桩底 0 1m 呢 这时则不能采用桩身最大承载力 抗剪力 作 为施加在滑面上的抗滑力 而应当以嵌固段土体的承载力作为依据 即抗滑桩提 供给滑面的抗滑力沿桩身应当是变化的 GEO5 土
6、坡模块 中可以假设其为线 性分布 即当抗滑桩嵌固段较小时 穿过滑面的桩长较短 抗滑承载力由嵌固 段的滑床承载力确定 随嵌固深度的增加而增大 当嵌固深度达到一定程度时 抗滑承载力由桩自身的受剪载力确定 即达到最大抗滑承载力 Vu 此时随嵌固 深度的增加 抗滑承载力不再变化 这样 滑面在搜索过程中才能自动调整其受 到的抗滑力大小 因此 对于需要搜索最危险滑面的边坡抗滑桩设计而言 嵌固段较难确定 最大抗滑承载力 Vu和最大承载力桩长比 K 的确定就尤为重要 其中最大承载力 桩长比 K 即达到最大抗滑承载力 Vu 桩身受剪承载力 时抗滑桩嵌固段长度 和总桩长之比 图 2 2 注 关于参数 Vu和 K
7、的取值 在 设计过程说明 章节将予以讨论 更多说明 请查阅软件自带帮助文档 图 2 1 均质土坡中的抗滑桩 图 2 2 抗滑桩承载力 Vu 沿桩身的分布 均布分布和线性分布 2 2 桩身荷载 剩余下滑力 剩余抗滑力 的确定 根据 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 2009 局部修订版 公 路路基设计规范 JTG D30 2015 滑坡防治工程设计与施工技术规范 DZ T 0219 2006 和 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 等滑坡相关规范 很容 易确定作用在单排抗滑桩上的滑体剩余下滑力和剩余抗滑力 简单说明 即在抗 滑桩处将滑体分为两部分 使桩后滑体达到设计
8、安全系数的抗力 Fb即为作用在 抗滑桩后的剩余下滑力 使桩前滑体达到设计安全系数的推力 Ff即为作用在抗 滑桩前的剩余抗滑力 这两个力的引入 使得整个滑体达到设计安全系数状态 可以看出桩身滑坡荷载的计算和桩身承载力无关 而仅和边坡本身及其设计安全 系数有关 注 关于作用在抗滑桩上的滑坡推力和滑体抗力的详细计算理论说明 请查阅软 件自带帮助文档 除了单排抗滑桩 GEO5 土坡模块 中允许添加多排抗滑桩 非近距离带 连梁的抗滑桩 并将各排抗滑桩的承载力 Vu代入滑面安全系数计算中得到最终 的计算安全系数 SFc 而在计算各排抗滑桩受到的滑坡推力时 则不能直接使用 Vu计算 因为边坡处于设计安全系数
9、状态 临界状态 时 抗滑桩不一定完全 发挥了其承载力 图 2 3 多排抗滑桩受到的滑坡推力和抗力 图 2 3 中 A 桩所受滑体抗力 FA 和 B 桩所受滑体推力 FB很容易由单排抗滑 桩的荷载计算原理计算得到 难点为如何确定桩间力 FA和 FB 如果直接带入 B 桩的最大承载力 VuB计算 FA 那么当 VuB非常大时 FA 0 并不符合实际情况 这里的问题在于当边坡达到安全系数 SF 时 B 桩所发挥的承载力实际上并没达 到 VuB 同理 计算 FB 时 直接将 VuA带入 B 桩滑体抗力的计算也是不正确的 因此 首先需要确定边坡安全系数为设计安全系数 SF 时 A 桩和 B 桩实际 所发
10、挥的承载力大小 这里 通过折减 增大 VuA和 VuB的大小来实现 即找 到一个折减 增大 系数 K 使得折减 增大 后的 VuA 和 VuB 带入边坡计算 时 计算安全系数 SFc SF 此时的的 VuA VuA K 和 VuB VuB K 即为 A 桩和 B 桩在边坡达到临界状态时所需实际发挥的承载力 这样做的好处在于 最终 A 桩和 B 桩所受滑体荷载的大小与的 VuA和 VuB的大小不再相关 仅与其比值 R VuA VuB有关 这和单排抗滑桩滑坡推力计算时滑坡推力的大小和抗滑桩的最 大承载 Vu无关的特点保持一致 这种计算方法虽然简单 但是在确定 A 桩和 B 桩最大承载力的比值 R
11、时 并不完全由桩身截面尺寸 桩间距等确定 还需要根据计算结果和经验进行判断 例如 这里取 R 1 最终计算得到 FB FA 1 05 满足要求 分析工况 2 对应图 3 5 滑面 计算安全系数 1 88 1 05 满足要求 分析工况 3 对应图 3 6 滑面 计算安全系数 1 39 1 05 满足要求 进入 抗滑桩验算 界面 参照 3 3 节中的流程 对抗滑桩进行详细设计 这里需要注意的一点是 对于偶然设计状况 在进行配筋验算时 内力的分项系 数设置为 1 最终计算结果显示 桩身变形和截面强度验算均满足要求 3 5 工况阶段 5 地震工况 添加工况阶段 5 进入 地震荷载 界面 依据当地抗震设
12、防烈度 设置抗 震设防烈度为 7 度 0 1g 且不考虑竖向地震作用 其他参数保持不变 图 3 25 图 3 25 添加地震荷载 由于工况阶段 4 修改了地下水位 因此进入工况阶段 3 地下水 界面 通 过 Geo 剪贴板复制地下水位 再返回工况阶段 5 地下水 界面 粘贴地下水位 这样就可以保持地下水位和初始状态不变 注 也可以在工况阶段 4 中考虑地震工况 而工况阶段 5 中考虑暴雨工况 进入 工况阶段设置 界面 选择 地震设计状况 接下来的步骤和工况阶段 4 相同 分别验算边坡稳定性 抗滑桩变形和截面 承载力 至此 该工程案例设计完成 接下来利用 GEO5 强大的计算书功能将整个设 计流程和不同设计状况生成到计算书中即可 4 总结 通过该案例的学习 可以看到 GEO5 在处理复杂抗滑桩设计时的强大功能和 灵活性 在考虑滑坡整体稳定性的同时 可以帮助用户快速完成多排抗滑桩的设 计 而无须将滑坡分为独立的多段单独设计 同时 不同工况和不同分析结果都保存在同一个文件和计算书中 大大提高 了工作效率 GEO5 抗滑桩设计无论在简单设计还是复杂设计中均体现出了强大 的优势
