边坡抗滑桩数值分析心得分享
边坡支挡防护中经常会遇到抗滑桩，今天主要分享三个心得，一是如何用不含不平衡推力法的边坡稳定性分析软件（如geostudio、slide、plaxis LE）得到抗滑桩的设计抗滑力；二是如何通过有限元分析土工效应得到合理的桩间距（即土工效应提供的合力大于主动土压力合力）；三是穿插分析在有限元分析中用到的参数是如何获取的，以及实体和结构两种情况下得到的边坡支挡稳定系数的不同。
对于抗滑桩来说，首先大家会想到抗滑桩可提供的抗滑力，这往往是通过不平衡推力与安全系数的关系得到的，不平衡推力法可很好解决此问题，但是一些软件，尤其是国外软件，是没有不平衡推力法的，因此这就迫使有些同仁只能抛弃自己习惯的软件，结合有不平衡推力法的软件来做，这样耗时耗力，且对于工程人来说并不友好，因此第一个心得就是如何用不含不平衡推力法的边坡稳定性分析软件（如geostudio、slide、plaxis LE）得到抗滑桩的设计抗滑力。
例子中为简化，采用均质土层，岩土体参数为c=25kPa，φ=22.5°，重度为20kN/m3，以悬臂桩为例（埋入桩相同），不设置桩但建立桩加固模型，分析其得到的稳定系数，在悬臂的三分之二位置设置水平向力，当水平力=1.0时即为极限平衡时的抗力，有些软件可有反分析功能，可直接在三分之二位置指定期望得到的稳定系数，直接反算出抗力。
二是如何通过有限元分析土工效应得到合理的桩间距（即土拱效应提供的合力大于主动土压力合力），大家求桩间距时候一般都是经验法或者规范推荐区间来取，其实可借助数值模拟分析土工效应可提供的合力与土压力合力进行比较后确定合理的桩间距，这里以某有限元软件为例：
我目前在做项目为改扩建项目，从施工难度和既有边坡限制等角度出发是采用的圆桩，但为了更直观，这里矩形桩和圆形桩均进行了示意。要分析土拱效应是需要做俯视图模型，通过添加一个1kpa的均质力进行极限分析，达到极限平衡时的力即为土拱效应提供的合力。这里初拟桩间距为3m，矩形桩为2*3，圆形桩为3m直径。边界条件设置应左右侧均法向固定，边界X向限制；抗滑桩周边同时也进行双向固定，如果不固定得到的塑性乘数将为无限无法收敛，同时需设置桩土间接触面，参数主要是接触内摩擦角，这个内摩擦角为综合内摩擦角，但土体往往为粘性土，推荐采用以下第一个公式进行换算比较贴近实际：
本次换算综合内摩擦角为44°，还有一个办法我也常用，毕竟是边坡模型，令c=0kpa，直接反算φ值即可。接触面内摩擦角取1/2-2/3综合内摩擦角，另外大家也可以尝试内摩擦角与黏聚力均按1/2-2/3进行取值后对比，内摩擦角需要进行正切值换算，而不是直接的乘以这个系数。由于模型为俯视图，容重全部设置为0。同时网格划分时终点在桩周节点设置加密网格。
分析后得146.7kPa，矩形为165.8kPa，大家可以看到明显的土拱效应。
对于均质土，土压力通常为三角形分布假设，而极限分析中是假设矩形分布，因此应注意此点，不能同样视为三角形判定。
这里需要得到土压力，土压力同样可以通过数值分析得到，最终得到的土压力为146.8kPa，土压力三角形分布的合力为734kN（悬臂桩外露10m高）。而土拱间极限土压力为矩形分布结果为1467kN＞1.3Ea=954.2kN，由此可判定该桩间距是满足设计要求的，可进一步优化为7.0m。
三是抗滑桩作为桩单元或梁单元主要需要提供的参数是截面积、惯性矩、不同土体中的最大轴向强度、最大 法向强度及桩端强度。
截面积主要就是圆桩和方桩的面积，主要大多数软件中矩形桩均没有直接给出，惯性矩I需大家自定义，I=bh^3/12，此外就是桩间土的强度参数了，即最大轴向强度、最大 法向强度及桩端强度，为了方便取值，我仍是引入综合内摩擦角来推导。
不同层的最大轴向强度等于其土压力系数*有效自重应力*桩间摩擦系数*桩周长获得（参考文献为API），其中土压力系数=1-sinφ=0.3，以上部土层最大深度为10m为例，则此公式就可以得到，最大轴向强度等于0.3*20*6*tan（2/3*44°）*pi（）*3=340.2；法向强度、桩端强度从以下公式获取：
编写公式后可求得法向强度和桩端强度。
此表格比较简单，就没有上传附件，有需要的留言即可，视大家需要。
另外对于边坡抗滑桩，也可以用实体模拟抗滑桩，但由于不能模拟间距，弹性模量需除以间距，根据对比，实体模拟得到的结果（Fs=0.99）比结构模拟（Fs=0.97）要大一些，同时剪力弯矩分布也不相同。
