基于修正主應力旋轉理論的抗滑樁樁間土繞流計算方法

向先超，陳 鑫，沈亞倫，瞿 茹，劉佳豪

（中國地質大學（武漢）工程學院，湖北 武漢 430074）

1 研究背景

隨著大量水利工程的興建，形成了許多大型邊坡，國家和地方投入了大量的人力和物力來進行這方面的研究和治理。抗滑樁是邊坡治理的一種重要方法，而樁間距的確定是抗滑樁治理工程中的一個重要問題，一般來說，樁間距太小會造成工程浪費，樁間距太大則可能造成三種抗滑樁失效問題，即單樁承擔的滑坡推力過大時樁的折斷、樁間無擠土效應時土的繞流和樁前土抗力不足時樁的傾倒。因此在抗滑樁設計時必須進行三種驗算：樁的內力驗算、滑坡整體滑動驗算和樁間土的繞流驗算。

樁的內力驗算與滑坡整體滑動驗算方法相對而言較為成熟，而樁間土的繞流驗算方法研究則處于起步階段。樁間土的繞流是一個三維問題，由于目前對作用在抗滑樁后滑坡推力分布模式仍采用矩形、三角形、梯形等假設[1]，從三維方面研究樁間土繞流難度較大，所以大多從二維平面土拱效應出發，以樁間土拱的穩定來判斷樁間土是否發生繞流，即“考慮土拱效應的樁間距確定方法”，這類研究[2-3]大都將抗滑樁后土拱效應看成“拱結構物”，符合結構力學中的合理拱軸線方程，采用拱結構力學傳遞機制，以拱結構破壞條件建立靜力平衡方程。筆者[4-5]采用離散元方法分析了土拱效應的形成及發展機制，實際上“拱結構物”假設與土拱效應相差較大，土拱效應起源于顆粒物質中的糧倉效應，主要描述散粒體物質中由于顆粒間的摩擦導致的應力轉移現象，由“拱結構物”假設提出的計算模型依據不同的強度準則，與土拱特征提出的模型計算結果相差甚遠。……