Research on Long‑term Performance Prediction Models of Slope Pile Foundations under Cyclical Reservoir Water‑level Condition

ZHANG Gaofeng; YAO Guowen; SONG Anxiang; JIANG Xinjian; FENG Zihang; WANG Beichen

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20221025007

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Research on Long‑term Performance Prediction Models of Slope Pile Foundations under Cyclical Reservoir Water‑level Condition

更新时间：2025-08-27

- Research on Long‑term Performance Prediction Models of Slope Pile Foundations under Cyclical Reservoir Water‑level Condition
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 4, Pages: 928-940(2025)
- 作者机构：
  
  1.重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室，重庆 400074
  2.重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074
  3.重庆交通大学材料科学与工程学院，重庆400074
  4.中铁隧道集团一处有限公司，重庆401123
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20221025007
  CLC： TU473.1;P642
- Received：25 October 2022，
  
  Revised：2022-12-29，
  
  Published：28 August 2025
- 稿件说明：
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张高峰,姚国文,宋安祥等.库区水位循环条件下斜坡桩基长期性能预测模型研究[J].防灾减灾工程学报,2025,45(04):928-940.

ZHANG Gaofeng,YAO Guowen,SONG Anxiang,et al.Research on Long‑term Performance Prediction Models of Slope Pile Foundations under Cyclical Reservoir Water‑level Condition[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(04):928-940.
张高峰,姚国文,宋安祥等.库区水位循环条件下斜坡桩基长期性能预测模型研究[J].防灾减灾工程学报,2025,45(04):928-940. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221025007.

ZHANG Gaofeng,YAO Guowen,SONG Anxiang,et al.Research on Long‑term Performance Prediction Models of Slope Pile Foundations under Cyclical Reservoir Water‑level Condition[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(04):928-940. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221025007.

摘要

库水位循环作用下，库岸边坡岩土体强度参数逐年劣化，岸坡不断变形、下滑，对桩基产生长期侧向作用，造成桩基损伤积累，甚至破坏。为探究库区斜坡桩基的长期性能，构建了库水位循环作用下考虑岩土体劣化效应的斜坡桩‑土耦合体系理论模型；提出采用FEM‑SPH（有限元‑光滑粒子流体动力学）转换耦合算法建立三维斜坡桩⁃土有限元模型。结合工程案例，将理论模型与有限元模型对比分析，结果表明：两种预测模型均能对桩基的长期性能作出预测评估，二者计算结果吻合较好，墩桩偏位预测平均误差在14%左右，承载力预测误差不超过12%；理论计算模型能较好地反映桩基弹塑性阶段性能，而对于桩基破坏阶段适用性较差；有限元模型能较直观准确地揭示库岸边坡失稳演化过程、桩基损伤破坏机制以及桩‑土长期相互作用效应。

Abstract

Under cyclical reservoir water-level effect

strength parameters of the rock and soil mass gradually deteriorate year by year in the reservoir slope. The slope continuously deforms and slides

exerting long-term lateral force on the pile foundation

causing cumulative damage and even failure. To investigate the long-term performance of slope pile foundations in reservoir areas

a theoretical model of the slope pile-soil coupled system was established

considering the deterioration effects of rock and soil mass under cyclical reservoir water-level conditions. A FEM-SPH (Finite Element Model-Smooth Particle Hydrodynamics) coupling algorithm was proposed to establish a three-dimensional slope pile-soil finite element model. Based on an engineering case study

the theoretical model and the FEM were compared and analyzed. The results showed that both prediction models could evaluate the long-term performance of pile foundations

with good agreement between their calculation results. The average error in pile displacement prediction was about 14%

and the bearing capacity prediction error did not exceed 12%. The theoretical calculation model can well reflect the pile foundation performance in the elastoplastic stage

but demonstrates limited applicability in the failure stage. The FEM can more intuitively and accurately reveal the instability evolution process of the reservoir bank slope

the damage and failure mechanisms of pile foundations

and the long-term pile-soil interaction effects.

关键词

Keywords

references

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