有锚门式抗滑桩数值模拟

冯剑敏

摘 要：滑坡是一种常见的地质灾害，抗滑桩作为一种有效的防止方法，已经被广为使用。在大型滑坡的治理中，由于桩间距和滑坡体宽度的限制，单排抗滑桩常常无法满足抗滑力的要求，所以有些滑坡治理工程中就采用了有顶梁的双排抗滑桩，也就是门式抗滑桩。为了更好地发挥抗滑桩的抗滑效果，常常在桩顶设置预应力锚。为明确锚拉结构的受力性状，利用abaqus有限元分析软件，分析有锚拉的门式抗滑桩进行对比分析，以确定锚拉结构对于门式抗滑桩的影响。

关键词：锚杆 抗滑桩 ABAQUS

中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0067-01

滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难。国内外对于滑坡防治取得了很大的进步，尤其是抗滑桩方面发展迅速，取得了良好的效果。单排抗滑桩桩，悬臂式抗滑桩，门式结构抗滑桩，锚拉式抗滑桩等新型结构都已经在各种工程中得到了应用，但是对于抗滑桩的理论研究还是很少，特别是锚拉门式抗滑桩结构复杂，计算困难，还鲜有人问津。康红普等对预应力锚杆的设计进行了分析[1]，李寻昌等通过建立物理模型对有锚抗滑桩进行了分析[2]，吴立坚等对微型桩锚支护系统进行了有限元分析[3]，该文将通过abaqus有限元模拟的方法，分析有锚拉的门式抗滑桩土体与桩体的各项参数，以此来探讨锚拉结构对于门式抗滑桩的受力影响。为实际工程应用起到借鉴作用。

加锚门式抗滑桩是种特殊的支护结构，它是由两排平行的钢筋混凝土桩加以桩顶的冠梁形成的空间门架式结构体系[4]，为了更好地发挥抗滑桩的抗滑效果，还在桩顶处设置了预应力锚。这种结构具有较大的侧向刚度，可以有效地限制边坡结构的侧向变形，与单排悬臂结构、内撑式结构相比，其具有施工方便，不用设置内支撑，挡土结构受力条件好等优点。下面，该文就采用abaqus有限元分析软件，在其他各项参数相同的情况下，对有无锚拉的门式抗滑桩进行对比分析，为锚拉门式抗滑桩的实际工程进行参考。

1 三维数值模拟分析

研究目的：通过abaqus有限元分析软件建立有锚门式抗滑桩三维模型，进行数值分析。

1.1 模型尺寸

该文采用常见的分层边坡分析，上层滑体，下层滑床。边坡长度40m，高度20m，上层滑体12m，下层滑坡8m，坡脚高10m，坡度为45°。桩为长宽各一米的方桩，前后排桩间距离为3m，相邻门式结构间距离为3m。锚与桩均插入下层滑床中。其二维结构剖面图如图1所示。

1.2 模型参数

门式结构抗滑桩密度2.6g/cm2，弹性模量30 000MPa，泊松比0.2，桩底，锚杆底部与土体均设置为tie接触，侧面设置摩擦接触，摩擦系数为0.6。土体分为两层，上层土为滑体，密度2.2g/cm2，弹性模量20 000MPa，泊松比0.25。下层土为滑床，密度2.5g/cm2弹性模量12 000MPa，泊松比0.25。施加重力荷载与边界参数后输出结果。

2 结果分析

土拱是土体抵抗滑坡推力的表现，由于大主应力轨迹线就是土拱的形状，我们可以通过简单大主应力剖面云图对比得出结论。该文通过提取土体10m处大主应力剖面图（图2），可以发现在土体中出现了前排桩处，后排桩处，锚杆处三组明显土拱抛物线。土体应力在这些地方出现了明显的突变。这说明此时有锚门式结构承担了更多的滑坡力，土体的稳定性更好。所以从土拱现象角度看，有锚门式结构抵抗破坏的能力更强，土体整体的稳定性更好。

3 结语

通过对结果的分析可以看到锚杆后方与抗滑桩后方形成了相似的土拱，这就对应着相似的应力突变，所以在整个体系中充当着与抗滑桩相似的作用，由于锚杆的位置在整个土体的后方，所以，在稳定后方土体方面，锚杆起着抗滑桩无法起到的作用。通过对锚杆与抗滑桩的共同使用，也就是带锚门式抗滑桩可以在有限的布置空间内更好地治理滑坡。

参考文献

[1] 康红普，姜铁明，高富强.预应力锚杆支护参数的设计[J].煤炭学报，2008，33（7）：721-726.

[2] 李寻昌，门玉朋，张涛，等.锚杆抗滑桩破坏模式的试验研究[J].岩土工程学报，2011，33（5）：803-807.

[3] 吴立坚，谭冬生，洪政.微型桩_锚索系统加固边坡影响因素分析[J].铁道工程学报，2014，31（6）：24-29.

[4] 李立军.双排桩支护结构的数值分析与现场试验研究[D].太原：太原理工大学学报，2013.