一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法，由以下步骤组成：在各模拟微型桩桩身上黏贴应变片，在各模拟微型桩的背土侧和迎土侧设置压力盒，在滑床土体内设置位移传感器，所述应变片、压力盒和位移传感器电性连接至外部处理器；在滑床坡顶和微型桩刚性连接结构的顶部同时逐级施加竖向荷载；通过处理器得到模拟的微型桩刚性连接结构的桩顶位移、桩身弯矩和桩身前后土压力；通过有限差分软件FLAC3D做数值模拟计算，在与物理模拟实验相同工况下，通过软件分析得到模拟的微型桩刚性连接结构的顶部最佳荷载；本发明专利技术通过模拟的微型桩刚性连接结构可以测量出其顶部最佳荷载的问题。

An Evaluation Method for Simulating Sliding Resistance of Micro-Pile Rigid Connection Structures

The invention discloses an evaluation method for simulating the anti-slide performance of rigid connection structure of micro-piles, which consists of the following steps: pasting strain gauges on the simulated micro-piles, setting pressure boxes on the back and face sides of the simulated micro-piles, and setting displacement sensors in the sliding bed soil. The strain gauges, pressure boxes and displacement sensors are electrically connected to the external processor; Vertical loads are applied to the top of the rigid connection structure of the bed slope and the Micro-piles step by step; the displacement of the pile top, the bending moment of the pile body and the earth pressure before and after the pile body of the rigid connection structure of the Micro-piles are simulated by the processor; the rigid connection of the Micro-piles is simulated by the finite difference software FLAC3D, and the simulated rigid connection of the Micro-piles is obtained by the software analysis under the same conditions as the physical simulation experiment. The invention can measure the optimum load at the top of a structure by simulating a rigid connection structure of micro piles.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法
本专利技术属于滑坡防治领域领域，尤其涉及一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法。
技术介绍
我国山区较多，部分地区在修建铁路或者公路后容易出现坍塌、开裂、挡墙错动各种滑坡灾害事故，而目前国内常用的滑坡处理技术如抗滑桩、预应力锚索均存在自身的局限性。抗滑桩处理滑坡多采用人工开挖基坑，混凝土浇铸工作量大，在陡坡上施工难度很大，并存在安全隐患，在地下水位较高时，施工成本高，且工期不易控制；而预应力锚索，需进行几次张拉和注浆，工艺复杂，且施工点分布于整个加固坡面，施工设备搬家困难等。明洞造价高、施工难度大，工期长。现有的微型桩桩群仅作为防滑坡的防护作用，桩群顶部疏松，无法供人同行，微型桩桩群功能单一，存在浪费土地资源的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法，以测量模拟微型桩刚性连接结构的顶部最佳荷载的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法，由以下步骤组成：根据齐次定理和相似准则无量纲量比为1得出模拟各物理量相似关系；根据各物理量相似关系确定滑床和模拟的微型桩刚性连接结构参数；在各模拟微型桩桩身上黏贴应变片，应变片黏贴在微型桩的迎土侧、并用于检测桩身在受到挤压时的变形量；在各模拟微型桩的背土侧和迎土侧设置压力盒，压力盒用于测量土体中某个方向压力的大小；在滑床土体内设置位移传感器，位移传感器用于检测土体在受到加载力后产生的位移；应变片、压力盒和位移传感器电性连接至外部处理器；在滑床坡顶和微型桩刚性连接结构的顶部同时逐级施加竖向荷载；通过处理器得到模拟的微型桩刚性连接结构的桩顶位移、桩身弯矩和桩身前后土压力；通过有限差分软件FLAC3D做数值模拟计算，在与物理模拟实验相同工况下，通过软件分析得到模拟的微型桩刚性连接结构的顶部最佳荷载。进一步，位移传感器的测量方法为：在滑坡顶部、微型桩顶部和滑坡脚处的土体放置预埋件，预埋件为块状、且其下部掩埋在土层内，位移传感器的探针用于抵住处于土层外的预埋件，当滑体移动时，预埋件推动位移传感器压缩并测得土体的位移量值。进一步，模拟的微型桩刚性连接结构，其重力加速度、密度、应变、弹性模量模拟相似比为1，其总应力和模型尺寸的模拟相似比为10，其轴向刚度、剪力和轴力的模拟相似比均为102，其弯矩和抗弯刚度的模拟相似比分别为103和104。进一步，模拟的微型桩刚性连接结构由微型桩桩群和铝制刚性板构成，微型桩桩群由多个微型桩组成，各微型桩均用于竖向打入滑床土体内，各微型桩的底端位于滑床土体的滑裂面以下，刚性板位于微型桩桩群顶部刚性板上开设有通孔，各微型桩的顶端伸入通孔、并与刚性板螺纹连接，微型桩桩群用于防止滑坡现象的发生。进一步，多个微型桩呈梅花型布置组成，各微型桩的桩间距为10倍的桩径，各微型桩的排距为8倍的桩径。进一步，各微型桩外径为12mm，内径为8mm，长度为1000mm的铝管。进一步，各微型桩的锚固深度为1/3桩身长度。进一步，模拟的微型桩刚性连接结构的顶部最佳荷载为10～24kPa。本专利技术的有益效果是：通过模拟的微型桩刚性连接结构可以测量出其顶部最佳荷载的问题，进而可以指导真实工况下防滑坡微型桩的施工和设计，使得施工后的微型桩刚性连接结构可以作为路基使用，通过在微型桩桩顶刚性连接，利用微型桩桩顶刚性连接的路面供人通行，增大了土地的利用面积；通过设置一定厚度的混凝土填充物起到了加密和固定微型桩的作用；如果发生山体滑坡或者泥石流等灾害，微型桩桩顶刚性连接结构可以作为应急工程进行，充分发挥了微型桩施工速度快、适用于狭窄的施工作业区，施工机具小等的优点；该评估方法简单，易操作，可以很快的测量出微型桩刚性连接结构的顶部最佳荷载，以便于在后续工程中对施工进行设计和指导。【附图说明】图1为本专利技术中的结构示意图；图2为本专利技术中微型桩的布置示意图；图3为本专利技术中各工况下坡顶荷载-位移曲线图；图4为本专利技术中各工况下桩顶荷载-位移曲线图；图5为本专利技术中各工况下坡脚荷载-位移曲线图；图6为本专利技术中各工况24kPa荷载下Z1桩身弯矩图；图7为本专利技术中各工况24kPa荷载下Z2桩身弯矩图；图8为本专利技术中各工况24kPa荷载下Z3桩身弯矩图；图9为本专利技术中坡顶24kPa各工况Z1桩前土压力图；图10为本专利技术中坡顶24kPa各工况Z1桩后土压力图；图11为本专利技术中坡顶24kPa各工况Z2桩前土压力图；图12为本专利技术中坡顶24kPa各工况Z2桩后土压力图；图13为本专利技术中坡顶24kPa各工况Z3桩前土压力图；图14为本专利技术中坡顶24kPa各工况Z2桩后土压力图。其中，1.微型桩；2.滑坡。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术公开了一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法，由以下步骤组成：步骤1：根据齐次定理和相似准则无量纲量比为1得出模拟各物理量相似关系。步骤2：根据各物理量相似关系确定滑床和模拟的微型桩刚性连接结构参数。步骤3：在各模拟微型桩桩身上黏贴应变片，应变片黏贴在微型桩的迎土侧、并用于检测桩身在受到挤压时的变形量；在各模拟微型桩的背土侧和迎土侧设置压力盒，压力盒用于测量土体中某个方向压力的大小；在滑床土体内设置位移传感器，位移传感器用于检测土体在受到加载力后产生的位移；应变片、压力盒和位移传感器电性连接至外部处理器。步骤4：在滑床坡顶和微型桩刚性连接结构的顶部同时逐级施加竖向荷载。步骤5：通过处理器得到模拟的微型桩刚性连接结构的桩顶位移、桩身弯矩和桩身前后土压力。步骤6：通过有限差分软件FLAC3D做数值模拟计算，在与物理模拟实验相同工况下，通过软件分析得到模拟的微型桩刚性连接结构的顶部最佳荷载。其中，步骤3中，位移传感器的测量方法为：在在滑坡顶部、微型桩顶部和滑坡脚处的土体放置多个预埋件，预埋件为块状、且其下部掩埋在土层内，位移传感器的探针用于抵住处于土层外的预埋件，当滑体移动时，预埋件推动位移传感器压缩并测得土体的位移量值。如图1和图2所示，模拟的微型桩刚性连接结构由微型桩桩群和铝制刚性板构成，微型桩桩群由多个微型桩组成，各微型桩均用于竖向打入滑床土体内，各微型桩的底端位于滑床土体的滑裂面以下，刚性板位于微型桩桩群顶部刚性板上开设有通孔，各微型桩的顶端伸入通孔、并与刚性板螺纹连接，微型桩桩群用于防止滑坡现象的发生。多个微型桩呈梅花型布置组成，各微型桩的桩间距为10倍的桩径，各微型桩的排距为8倍的桩径。各微型桩的锚固深度为1/3桩身长度。对于微型桩刚性连接结构下的工作机理影响因素有很多，例如：桩间距、排间距、锚固深度等，在此主要评价微型桩的连接方式对其工作性能的影响。当微型桩刚性连接后，水平滑坡推力作用在桩身后，桩顶存在转动趋势使得土体产生向上的抗力，阻止了桩顶进一步转动，简化分析时，可以认定桩顶存在水平位移，但是由于顶板的作用，使微型桩自由转动受到限制。微型桩由于刚性板的作用，使自身的抗弯刚度明显提高，桩身弯矩减小，桩顶弯矩减小，最大弯矩点向着桩体埋深方向下移，随之带动土体的塑性区下移，能够充分发挥土体自身的存在的抗力，从而提升了抵抗滑坡推力的能力，减小了桩和土体的水平位移，并且在滑坡推力作用下，后两排微型桩桩身本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法，其特征在于，由以下步骤组成：根据齐次定理和相似准则无量纲量比为1得出模拟各物理量相似关系；根据各物理量相似关系确定滑床和模拟的微型桩刚性连接结构参数；在各模拟微型桩桩身上黏贴应变片，所述应变片黏贴在微型桩的迎土侧、并用于检测桩身在受到挤压时的变形量；在各模拟微型桩的背土侧和迎土侧设置压力盒，所述压力盒用于测量土体中某个方向压力的大小；在滑床土体内设置位移传感器，所述位移传感器用于检测土体在受到加载力后产生的位移；所述应变片、压力盒和位移传感器电性连接至外部处理器；在滑床坡顶和微型桩刚性连接结构的顶部同时逐级施加竖向荷载；通过处理器得到模拟的微型桩刚性连接结构的桩顶位移、桩身弯矩和桩身前后土压力；通过有限差分软件FLAC3D做数值模拟计算，在与物理模拟实验相同工况下，通过软件分析得到模拟的微型桩刚性连接结构的顶部最佳荷载。

【技术特征摘要】
1.一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法，其特征在于，由以下步骤组成：根据齐次定理和相似准则无量纲量比为1得出模拟各物理量相似关系；根据各物理量相似关系确定滑床和模拟的微型桩刚性连接结构参数；在各模拟微型桩桩身上黏贴应变片，所述应变片黏贴在微型桩的迎土侧、并用于检测桩身在受到挤压时的变形量；在各模拟微型桩的背土侧和迎土侧设置压力盒，所述压力盒用于测量土体中某个方向压力的大小；在滑床土体内设置位移传感器，所述位移传感器用于检测土体在受到加载力后产生的位移；所述应变片、压力盒和位移传感器电性连接至外部处理器；在滑床坡顶和微型桩刚性连接结构的顶部同时逐级施加竖向荷载；通过处理器得到模拟的微型桩刚性连接结构的桩顶位移、桩身弯矩和桩身前后土压力；通过有限差分软件FLAC3D做数值模拟计算，在与物理模拟实验相同工况下，通过软件分析得到模拟的微型桩刚性连接结构的顶部最佳荷载。2.根据权利要求1所述的一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法，其特征在于，所述位移传感器的测量方法为：在滑坡顶部、微型桩顶部和滑坡脚处的土体放置预埋件，所述预埋件为块状、且其下部掩埋在土层内，所述位移传感器的探针用于抵住处于土层外的预埋件，当滑体移动时，所述预埋件推动位移传感器压缩并测得土体的位移量值。3.根据权利要求2所述的一种模拟微型桩刚性连接结构抗滑性能的评价方法，其特征在于，模拟的所述微型桩刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁潇，何晖，张玉，刘瑾，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61