China Safety Science Journal ›› 2024, Vol. 34 ›› Issue (5): 111-121.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.05.1134
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CHENG Gang1,2(), ZHANG Haoyu1, WANG Ye3,**(), LI Gangqiang4, YOU Qinliang1
Received:
2023-10-14
Revised:
2024-01-18
Online:
2024-05-28
Published:
2024-11-28
Contact:
WANG Ye
CLC Number:
CHENG Gang, ZHANG Haoyu, WANG Ye, LI Gangqiang, YOU Qinliang. Development on physical model test study on soil nailing supporting slope[J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(5): 111-121.
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Table 1
Comparison of factors in physical model testing of slopes
试验因素 | 试验设备 | 作用方式 | 特点 | 不足 | |
---|---|---|---|---|---|
加载 装置 | 油压千 斤顶 | | 用于边坡静力物理模型加荷,测试边坡模型及支护结构的抗压能力 | 结构紧凑、体积小、重量轻、举升力大、惯性小 | 制造精度要求较高、故障不易被检查排除 |
振动台 | | 用于各类岩土边坡地震动力响应模拟特性研究,为边坡动力模型试验研究提供加载装置 | 可有效模拟不同级别的振动及地震波,高度还原地震作用全过程 | 不同性能振动台对振动的模拟效果差异性较大,设备成本较高 | |
土工离 心机 | | 通过高速转动模拟边坡上覆岩土体自重力,使模型产生与原边坡体相同的自重应力 | 解决模型试验中难以模拟自重应力场的难题,获取更加精准的试验数据 | 离心机性能要求高、设备昂贵,受限于离心机大小,模型尺寸十分有限 | |
试验 传感 器 | 渗流类 | | 结合力学、光学、电学技术,监测加荷、降雨、振动及离心等因素作用下,边坡物理模型的应力、含水率、温度及变形等多物理参量的实时变化状况,以获取静力、振动、离心作用下边坡变形失稳的影响效应 | ①边坡静力模型试验中,试验条件与模拟影响因素可控性优,传感器测量结果稳定可靠。 ②边坡振动台模型试验获取震前、震中、震后各阶段边坡演化特征,为边坡抗震支护提供重要参考。 ③离心边坡模型试验使模型具有高还原度的自重力,试验结果更能真实反映边坡变形失稳过程 | ①静力模型试验难以模拟现实环境中边坡动态变化过程。 ②振动过程中传感器易损坏,因此,对传感器抗扰动性要求较高。 ③高速旋转下的传感器设计与安装工艺复杂,因此,对传感器鲁棒性要求高 |
变形类 | | ||||
位移类 | |
Table 2
Static model test of soil nailing slope
作者 | 边坡 | 土钉 | 比例 | 试验方法 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
土质 | 坡高/mm | 坡角/(°) | 材料 | 长度/mm | 倾角/(°) | |||
KITAMURA | 砂土 | 750 | 70 | 铝板 | 450 | -20,0,20 | — | 竖向加荷 |
AYAZI等 | 级配良好的砂土 | 400 | 60 | 土工复合材料 | 320 | 20,25,30,35,40 | 1:30 | — |
文高原等 | 洛阳Q2黄土 | 2 500 | 90 | 锚管 | 1 030~3 100 | 0 | 1:5.8 | 降雨作用 |
李国庆等 | 黄沙、黏土粉末 | 500 | 60 | 铁丝 | 70,100 | 30,50,70 | 1:10 | 竖向加荷 |
周清等 | 砂质粉土 | 900 | — | 铝合金 | 1 000 | — | — | 开挖降雨 |
Table 5
Comparison of slope support modes
支护模式 | 支护方式 | 优点 | 缺点 | |
---|---|---|---|---|
典型模式 | 锚杆支护 | 通过埋设于边坡内部的锚杆,增强其与周围土体的抗剪强度,从而提高边坡土体自身承载能力 | 结构简单、施工便捷、适用性强 | 承载力有限、对地下空间利用率产生影响 |
抗滑桩 支护 | 将桩置于边坡稳定地层中,利用桩与边坡土体的锚固作用,将推力传递至稳定地层中,从而提高边坡抗滑能力 | 抗滑能力优、安全性高、支护位置灵活 | 结构笨重、抗弯剪能力不足、成本高 | |
组合支护 | 针对单一支护结构难以满足结构复杂边坡的支护要求,实际中采用锚+抗滑桩、锚+框架梁+抗滑桩、锚+框架梁+挡土墙等组合支护方式,形成合力,据此提升支护结构抗滑能力 | 抗滑剪能力强,解决了单一支护难以全面抵抗边坡关键位置滑移的问题 | 施工成本高、工期长 | |
新型模式 | FRP支护 | 使用FRP材料代替传统钢材等支护材料,利用其强度大的特性,增强其在边坡支护中的锚固作用 | 抗震性强、耐腐蚀、拉伸性能好、自重小 | 抗剪能力差、阻燃性差、自身受力状态难以被监测 |
植被支护 | 在边坡表面种植植被,利用其茎叶及发达根系的机械性能及水文特性阻拦降雨入渗、防止坡体水土流失,实现固土护坡 | 生态环境效应好、工程扰动性小 | 支护能力有限,在台风暴雨等条件下,边坡极易发生破坏 | |
MICP 支护 | 将脲酶菌、反硝化菌等微生物注入边坡土体中,使其快速沉淀结晶,抑制土体液化,增强土体强度,进而有效加固边坡 | 无污染、成本低、可进行大范围远距离加固 | 对边坡土体性质及环境温湿度等要求较高 |
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