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在边坡防治工程中,地震作用是边坡失稳破坏的最大诱因,预应力锚索抗滑桩作为一种重要的支挡结构形式能有效提高边坡抗震性能,因此进行锚索抗滑桩地震动力响应研究非常必要。鉴于此,本文以G0512线成都至乐山高速公路扩容建设项目为依托工程,通过FLAC3D有限差分软件对预应力锚索抗滑桩支护粉质粘土边坡的地震动力响应进行数值模拟研究,得到不同工况下的动力响应规律,研究成果具有一定的理论价值和实际工程意义。主要研究内容及成果如下:
(1)基于边坡支护相关理论,利用FLAC3D有限差分软件,建立了预应力锚索抗滑桩支护粉质粘土边坡模型,对该边坡进行动力响应分析。结果表明:加速度峰值放大系数PGA、速度峰值、边坡水平方向位移峰值和终态值随边坡高程的增大而增大,在滑动面上PGA系数会出现突增的现象,同高程下坡内各项监测数据比坡面小。桩后动土压力峰值、静土压力和最终值随高程的减小呈现先增大后减小的分布规律。地震作用后桩身弯矩呈现两头小中间大的“凸”形分布规律,桩身剪力呈现“S”形分布规律。预应力锚索自由段轴力值基本不变,锚固段轴力值在末端减至为零,锚索自由段最终轴力值比初始值增加了8.66%。
(2)基于地震波相关理论,对不同幅值下的粉质粘土边坡进行动力响应分析,结果表明:地震幅值越大,预应力锚索抗滑桩及边坡的动力响应越大,但地震幅值的增大对边坡加速度、速度、位移等指标动力响应影响率是逐渐降低的。
(3)考虑土体参数的影响,对不同粘聚力和内摩擦角下的粉质粘土边坡进行动力响应分析,结果表明:地震对预应力锚索抗滑桩支护边坡的动力响应影响随土体粘聚力或内摩擦角的增大而减小,且粘聚力为10kPa或内摩擦力为10°时预应力锚索抗滑桩及边坡的动力响应明显增大。
(4)基于锚拉桩计算理论和强度折减法理论,对不同抗滑桩嵌固深度下的粉质粘土边坡进行动力响应分析和动力安全系数求解,结果表明:地震作用对预应力锚索抗滑桩及边坡的动力响应影响随着抗滑桩嵌固深度的减小而增大,边坡动力安全系数随嵌固深度的减小而减小,当抗滑桩锚固长度占全桩长38%以上时,能有效减小地震作用对预应力抗滑桩及边坡动力响应的影响,提高边坡的动力安全系数和地震作用下的稳定性。
(1)基于边坡支护相关理论,利用FLAC3D有限差分软件,建立了预应力锚索抗滑桩支护粉质粘土边坡模型,对该边坡进行动力响应分析。结果表明:加速度峰值放大系数PGA、速度峰值、边坡水平方向位移峰值和终态值随边坡高程的增大而增大,在滑动面上PGA系数会出现突增的现象,同高程下坡内各项监测数据比坡面小。桩后动土压力峰值、静土压力和最终值随高程的减小呈现先增大后减小的分布规律。地震作用后桩身弯矩呈现两头小中间大的“凸”形分布规律,桩身剪力呈现“S”形分布规律。预应力锚索自由段轴力值基本不变,锚固段轴力值在末端减至为零,锚索自由段最终轴力值比初始值增加了8.66%。
(2)基于地震波相关理论,对不同幅值下的粉质粘土边坡进行动力响应分析,结果表明:地震幅值越大,预应力锚索抗滑桩及边坡的动力响应越大,但地震幅值的增大对边坡加速度、速度、位移等指标动力响应影响率是逐渐降低的。
(3)考虑土体参数的影响,对不同粘聚力和内摩擦角下的粉质粘土边坡进行动力响应分析,结果表明:地震对预应力锚索抗滑桩支护边坡的动力响应影响随土体粘聚力或内摩擦角的增大而减小,且粘聚力为10kPa或内摩擦力为10°时预应力锚索抗滑桩及边坡的动力响应明显增大。
(4)基于锚拉桩计算理论和强度折减法理论,对不同抗滑桩嵌固深度下的粉质粘土边坡进行动力响应分析和动力安全系数求解,结果表明:地震作用对预应力锚索抗滑桩及边坡的动力响应影响随着抗滑桩嵌固深度的减小而增大,边坡动力安全系数随嵌固深度的减小而减小,当抗滑桩锚固长度占全桩长38%以上时,能有效减小地震作用对预应力抗滑桩及边坡动力响应的影响,提高边坡的动力安全系数和地震作用下的稳定性。