基于三维连续⁃离散耦合模型的门架式双排抗滑桩受力分析

沈书拯; 江巍; 欧阳晔; 谭亿虹; 吴剑; 陈勇

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20240724002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于三维连续⁃离散耦合模型的门架式双排抗滑桩受力分析

“防灾减灾工程高性能计算方法（HPC）”专题 | 更新时间：2025-03-10

- 基于三维连续⁃离散耦合模型的门架式双排抗滑桩受力分析
- Force Analysis of Frame‑Type Double‑Row Anti‑Slide Piles Based on Three‑Dimensional Continuous‑Discrete Coupling Model
- 防灾减灾工程学报 2025年45卷第1期页码：84-94
- 作者机构：
  
  1.三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北宜昌 443002
  2.防灾减灾湖北省重点实验室，湖北宜昌 443002
  3.三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌 443002
- 作者简介：
  
  沈书拯（2001—），男，硕士研究生。主要从事岩土力学与工程的研究。E-mail: 1658243117@qq.com
  江巍(1981—)，男，教授，博士。主要从事岩土力学与工程的研究。E-mail: jiangweilion@ctgu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52079070;52079002;U22A20660)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240724002
  中图分类号： TU43
- 收稿：2024-07-24，
  
  修回：2024-09-30，
  
  纸质出版：2025-02-15
- 稿件说明：
移动端阅览
沈书拯,江巍,欧阳晔等.基于三维连续⁃离散耦合模型的门架式双排抗滑桩受力分析[J].防灾减灾工程学报,2025,45(01):84-94.

SHEN Shuzheng,JIANG Wei,OUYANG Ye,et al.Force Analysis of Frame‑Type Double‑Row Anti‑Slide Piles Based on Three‑Dimensional Continuous‑Discrete Coupling Model[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(01):84-94.
沈书拯,江巍,欧阳晔等.基于三维连续⁃离散耦合模型的门架式双排抗滑桩受力分析[J].防灾减灾工程学报,2025,45(01):84-94. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240724002.

SHEN Shuzheng,JIANG Wei,OUYANG Ye,et al.Force Analysis of Frame‑Type Double‑Row Anti‑Slide Piles Based on Three‑Dimensional Continuous‑Discrete Coupling Model[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(01):84-94. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240724002.

摘要

使用结构力学计算模型分析门架式双排抗滑桩内力变形，由于引入简化假定在实际工程中存在一定局限。依托湖北省巴东县某建筑边坡工程，以FLAC

和PFC

为工具建立包含门架式双排抗滑桩结构和边坡的三维连续⁃离散耦合分析模型，采用重力增加法获取给定安全系数下的门架式双排抗滑桩的内力变形，并通过对比分析明确排距、桩距和桩径对内力变形的影响。研究表明，连续⁃离散耦合模型可有效获取桩后土体潜在滑移趋势并考虑桩土相互作用。前后排桩弯矩分布呈现“S”型曲线特征，且前排桩承受更大弯矩。前后排桩侧向位移总体上均由桩底向上逐步增大，前排桩略大于后排桩，但由于连梁约束作用前排桩侧向位移在近桩顶处减小。给定安全系数增大会导致前后排桩弯矩增大和侧向位移非线性增长。排距增大后，前排桩桩顶负弯矩增大，前后排桩桩身正弯矩减小、负弯矩增大。桩距增大对桩顶弯矩影响较小，但会导致前后排桩桩身正弯矩和负弯矩均增大。桩径增大后，后排桩桩顶正弯矩增大，前排桩正弯矩和负弯矩均增大，后排桩正弯矩增大而负弯矩减小。

Abstract

Computational models based on structural mechanics are used to analyze the internal forces and deformation of the frame-type double-row anti-slide piles. However

due to simplified assumptions

they have certain limitations in practical engineering applications. Based on a slope engineering project in Badong County

Hubei Province

a three-dimensional continuous-discrete coupling analysis model that incorporated frame-type double-row anti-slide piles and the slope was established using FLAC

and PFC

. The gravity increase method was employed to analyze the internal forces and deformation of double-row piles under a given safety factor

and a comparative analysis was conducted to clarify the effects of row spacing

pile spacing

and pile diameter on the internal forces and deformation. The results

showed that the continuous-discrete coupling model effectively captured the potential slipping trend of soils behind piles and considered the interaction between piles and soils. The bending moment distribution of the front and back rows of piles exhibited an S-shaped curve

with the front row pile experiencing larger bending moments. The lateral displacements of both front and back rows of piles generally increased gradually from the bottom to the top

with the front pile exhibiting slightly higher displacement than the back row pile. However

due to the constraint effect of the coupling beam

the lateral displacement of the front row pile decreased near the pile top. An increase in the safety factor resulted in an increase in both bending moments and a nonlinear growth in lateral displacements. Wider row spacing led to higher negative bending moments at the top of the front row of pile

while the positive bending moments decreased and the negative bending moments increased for both front and back rows of piles. Increasing pile spacing had little effect on the bending moments at the pile tops

but it resulted in an increase in both positive and negative bending moments for both rows. Larger pile diameters led to an increase in positive bending moment at the top of the back row pile

as well as increases in both positive and negative bending moments for the front row pile. The positive bending moments of the back row pile increased

while the negative bending moments decreased.

关键词

Keywords

references

邹盛堂，戴自航 . 双排抗滑桩与门架抗滑桩的有限元分析对比［J］. 广西大学学报（自然科学版）， 2012 ， 37 （ 4 ）： 769 - 774 .

Zou S T ， Dai Z H . Finite element method comparison between double-row and portal anti-slide piles ［J］. Journal of Guangxi University （Natural Science Edition）， 2012 ， 37 （ 4 ）： 769 - 774 . （in Chinese）

何颐华，杨斌，金宝森，等 . 双排护坡桩试验与计算的研究［J］. 建筑结构学报， 1996 ， 17 （ 2 ）： 58 - 66 .

He Y H ， Yang B ， Jin B S ， et al . A study on the test and calculation of double-row fender piles ［J］. Journal of Architectural Structures ， 1996 ， 17 （ 2 ）： 58 - 66 . （in Chinese）

钱同辉，唐辉明 . 双排门式抗滑桩的空间计算模型［J］. 岩土力学， 2009 ， 30 （ 4 ）： 1137 - 1141 .

Qian T H ， Tang H M . Spatial calculation model for portal double row anti-slide piles ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2009 ， 30 （ 4 ）： 1137 - 1141 . （in Chinese）

周翠英，刘祚秋，尚伟，等 . 门架式双排抗滑桩设计计算新模式［J］. 岩土力学， 2005 ， 26 （ 3 ）： 441 - 444 .

Zhou C Y ， Liu Z Q ， Shang W ， et al . A new mode for calculation of portal double row anti-sliding piles ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2005 ， 26 （ 3 ）： 441 - 444 . （in Chinese）

郑刚，李欣，刘畅，等 . 考虑桩土相互作用的双排桩分析［J］. 建筑结构学报， 2004 ， 25 （ 1 ）： 99 - 106 .

Zheng G ， Li X ， Liu C ， et al . Analysis of double-row piles consideration of the pile-soil interaction ［J］. Journal of Building Structures ， 2004 ， 25 （ 1 ）： 99 - 106 . （in Chinese）

申永江，邓飚，杨明，等 . 门架式双排抗滑桩的弹塑性模型与计算分析［J］. 岩土力学， 2014 ， 35 （增1 ）： 149 - 155 .

Shen Y J ， Deng B ， Yang M ， et al . Elastoplastic models and calculation analysis of portal double-row anti-slide piles ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2014 ， 35 （ Sup1 ）： 149 - 155 . （in Chinese）

杨光华，黄忠铭，姜燕，等 . 深基坑支护双排桩计算模型的改进［J］. 岩土力学， 2016 ， 37 （增2 ）： 1 - 15 .

Yang G H ， Huang Z M ， Jiang Y ， et al . Improvement of calculation model of double-row piles for supporting deep excavation ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2016 ， 37 （ Sup2 ）： 1 - 15 . （in Chinese）

曹净，钱国伟，杨泽帅，等 . 基于等效桁架模型的基坑双排桩结构计算模型研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2018 ， 38 （ 6 ）： 943 - 949 .

Cao J ， Qian G W ， Yang Z S ， et al . Study on calculation model of double-row piles retaining wall based on equivalent truss model ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2018 ， 38 （ 6 ）： 943 - 949 . （in Chinese）

建筑基坑支护技术规程： JGJ 120—2012 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2012 .

李寻昌，高凡凡，冉雨童，等 . 基于差分法的双排抗滑桩结构内力计算［J］. 水文地质工程地质， 2024 ， 51 （ 5 ）： 95 - 104 .

Li X C ， Gao F F ， Ran Y T ， et al . Internal force calculation of double row anti-slide pile structure based on finite difference method ［J］. Hydrogeology & Engineering Geology ， 2024 ， 51 （ 5 ）： 95 - 104 . （in Chinese）

谭天憧，印长俊 . 基于杆系单元法的基坑三排桩支护结构简化计算方法［J］. 建筑结构， 2023 ， 53 （增1 ）： 2883 - 2890 .

Tan T C ， Yin C J . Simplified calculation method of three-row pile retaining structure of foundation pit based on the bar system element method ［J］. Building Structure ， 2023 ， 53 （ Sup1 ）： 2883 - 2890 . （in Chinese）

王俊锋，寇小勇，孙健，等 . 采用双排桩支护结构的阴阳角型深基坑空间效应研究［J］. 建筑结构， 2022 ， 52 （增1 ）： 2483 - 2490 .

Wang J F ， Kou X Y ， Sun J ， et al . Research on the space effect of the deep foundation pit with double-row piles supporting structure ［J］. Building Structure ， 2022 ， 52 （ Sup1 ）： 2483 - 2490 . （in Chinese）

胡刚，胡福洪，黄佛光 . 非等长双排桩在武汉地区基坑工程中的应用［J］. 探矿工程（岩土钻掘工程）， 2020 ， 47 （ 2 ）： 78 - 82 .

Hu G ， Hu F H ， Huang F G . Application of unequal length double-row piles in a foundation pit project in Wuhan ［J］. Exploration Engineering （Geotechnical Drilling and Tunneling Engineering）， 2020 ， 47 （ 2 ）： 78 - 82 . （in Chinese）

邓宇，孟宝华，灌千元，等 . 间隔双排桩在贵州某红黏土深基坑及其加固中的应用［J］. 土工基础， 2020 ， 34 （ 6 ）： 639 - 643 .

Deng Y ， Meng B H ， Guan Q Y ， et al . Application of double row piles with rakersas the deep excavation support structure in Guizhou Red Clay ［J］. Soil Engineering and Foundation ， 2020 ， 34 （ 6 ）： 639 - 643 . （in Chinese）

郑刚，衣凡，黄天明，等 . 超挖引起双排桩支护基坑倾覆型连续破坏机理研究［J］. 岩土工程学报， 2021 ， 43 （ 8 ）： 1373 - 1381 .

Zhen G ， Yi F ， Huang T M ， et al . Mechanism of overturning progressive collapse of excavations retained by double-row piles induced by over-excavation ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2021 ， 43 （ 8 ）： 1373 - 1381 . （in Chinese）

Ma Q C ， Liu X L ， Wang E Z ， et al . Optimizing 3D granular modeling with integrated 3DEC and neper techniques for granite mechanics simulation ［J］. Computers and Geotechnics ， 2024 ， 173 ： 106578 .

Xu D D ， Wu A Q ， Yang Y ， et al . A new contact potential based three-dimensional discontinuous deformation analysis method ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2020 ， 127 ： 104206 .

石崇，张强，王盛年 . 颗粒流（PFC 5 . 0）数值模拟技术及应用［M］. 北京：中国建筑工业出版社， 2018： 28 - 248 .

Shi C ， Zhang Q ， Wang S N . Numerical simulation technology and application with particle flow code（PFC 5 . 0）［M］. Beijing ： China Architecture & Building Press ， 2018： 28 - 248 . （in Chinese）

王昊，孙玉海，江建宏，等 . 考虑摩擦系数的砂土中竖向锚定板承载机理离散元分析［J］. 岩土工程学报， 2021 ， 43 （增2 ）： 117 - 120 .

Wang H ， Sun Y H ， Jiang J H ， et al . Mechanism of bearing capacity of vertical anchor plates in sand considering interface friction based on DEM method ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2021 ， 43 （ Sup2 ）： 117 - 120 . （in Chinese）

胡世兴，靳晓光，孙国栋，等 . 土石混合体材料大型三轴试验及 PFC-FLAC 耦合仿真研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2021 ， 41 （增2 ）： 3344 - 3346 .

Hu S X ， Jin X G ， Sun G D ， et al . Triaxial test and PFC-FLAC coupling simulation study on material parameters and deformation characteristics of soil-rock mixture ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2021 ， 41 （ Sup2 ）： 3344 - 3346 . （in Chinese）

王涛，张雷，廖方建，等 . 滑坡灾害下航油管道抗滑桩的阻滑性能分析［J］. 防灾减灾工程学报， 2023 ， 43 （ 2 ）： 250 - 258， 269 .

Wang T ， Zhang L ， Liao F J ， et al . Analysis of anti-slide performance of slide-resistant piles of aviation fuel pipeline under landslide disaster ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2023 ， 43 （ 2 ）： 250 - 258， 269 . （in Chinese）

建筑边坡工程技术规范： GB 50030—2013 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2013 .

三峡库区地质灾害防治工作指挥部 . 三峡库区地质灾害防治工程地质设计技术要求［S］. 武汉：中国地质大学出版社， 2014 .

Headquarters for geological disaster prevention and control in the three gorges reservoir area . Technical requirements for engineering geological exploration for geological disaster prevention and control in the Three Gorges Reservoir Area ［S］. Wuhan ： China University of Geosciences Press ， 2014 . （in Chinese）

周健，王家全，曾远，等 . 颗粒流强度折减法和重力增加法的边坡安全系数研究［J］. 岩土力学， 2009 ， 30 （ 6 ）： 1549 - 1554 .

Zhou J ， Wang J Q ， Zeng Y ， et al . Slope safety factor by methods of particle flow code strength reduction and gravity increase ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2009 ， 30 （ 6 ）： 1549 - 1554 . （in Chinese）

江巍，闫金洲，欧阳晔，等 . 边坡稳定性强度折减颗粒离散元法分析的细观参数标定策略［J］. 工程科学与技术， 2023 ， 55 （ 5 ）： 50 - 60 .

Jiang W ， Yan J Z ， Ouyang Y ， et al . Calibration of micro parameters of particles in granular discrete element method to assess slope stability by strength reduction method ［J］. Advanced Engineering Sciences ， 2023 ， 55 （ 5 ）： 50 - 60 . （in Chinese）

中佳勘察设计有限公司 . 巴东江南城市广场边坡治理施工图设计报告［R］. 宜昌：中佳勘察设计有限公司， 2021 .

Zhongjia Survey and Design Co . LTD. Construction drawing design report of Jiangnan Chengshi Square Slope， Badong city ［R］. Yichang ： Zhongjia Survey and Design Co . LTD ， 2021 （in Chinese）

王军，王磊，肖昭然 . 双排桩支护排距的有限元分析与研究［J］. 地下空间与工程学报， 2005 ， 1 （ 7 ）： 1096 - 1099 .

Wang J ， Wang L ， Xiao Z R . Analysis of the interval between double-row piles by finite element method ［J］. Chinese Journal of Underground Space and Engineering ， 2005 ， 1 （ 7 ）： 1096 - 1099 . （in Chinese）

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据