GEO5埋入式抗滑桩分析案例
1、项目基本信息
某厂区边坡高约30m，长约120m，上部为第四系覆盖层，其中地表为一层人工填土；下部为强-中风化砂岩，岩体结构完整。该边坡天然工况设计安全系数取1.3，稳定性计算考虑了地下水位。
2、岩土材料信息
场地内出露8种岩土材料，水上水下抗剪强度指标取值相同。
编号 | 岩土材料名称 | 内摩擦角（°） | 黏聚力（kPa） | 天然容重（kN/m³） | 饱和容重（kN/m³） | 水平反力系数（MN/m4） |
1 | 填土 | 10.2 | 19 | 18.5 | 19.3 | m=8 |
2 | 2-1粘土 | 12.1 | 34 | 19.4 | 21.1 | m=15 |
3 | 2-4粉质粘土 | 8.6 | 29 | 19.7 | 20.3 | m=20 |
4 | 2-2粉土 | 15 | 10 | 18.6 | 19.3 | m=16 |
5 | 3-3粉质粘土 | 11.8 | 38 | 19.7 | 20.3 | m=25 |
6 | 4-1碎石土 | 25 | 8 | 20.5 | 21.1 | m=30 |
7 | 5-1砂岩 | 49 | 4200 | 23.8 | 24.4 | K=200 |
8 | 5-2砂岩 | 51.9 | 5060 | 26.1 | 26.3 | K=300 |
3、边坡稳定性分析
采用不平衡推力法（隐式解），自动搜索最危险滑面，得到天然边坡安全系数为1.27，不满足设计安全系数要求，决定采用抗滑桩支挡。
4、抗滑桩设计
采用单排桩径2.4的圆桩，桩间距取4m，桩长15m，最大抗滑承载能力取1000KN。关于抗滑承载能力Vu的意义和取值方法可参考链接《如何正确预估最大抗滑承载力Vu》。
加入抗滑桩后，边坡稳定性系数提高到1.41，抗滑桩处滑面距离地表8.43m，相对于总长15m的抗滑桩，滑动面位置较深。
当滑面较深，地表又是大范围填土时，可以考虑采用埋入式抗滑桩进行设计，以节约总造价。但埋入式抗滑桩需要解决两大问题，一是顶部滑体是否会发生越顶破坏，二是埋入式抗滑桩的推力分布不好确定，则不方便进行抗滑桩的结构分析。
本案例通过联合使用GEO5土坡模块和抗滑桩模块，给出了一种解决以上两大问题的方案。
5、不同埋入深度抗滑桩验算
分别按桩埋入地下2m、3m和4m进行分析。
5.1、埋入地下2m，桩长13m
（1）整体稳定性分析
（2）顶部越顶分析
在抗滑桩桩身上设置限制线，然后采用自动搜索的方法搜索桩顶最危险滑面，此时搜索出的滑动面不会穿过抗滑桩，下同。
5.2、埋入地下3m，桩长12m
（1）整体稳定性分析
（2）顶部越顶分析
5.3、埋入地下4m，桩长11m
（1）整体稳定性分析
（2）顶部越顶分析
由上可见，当抗滑桩埋入地下2m和3m时，整体稳定性和桩顶坡体的局部稳定性均满足设计安全系数要求。但当抗滑桩埋入地下4m时，桩顶坡体的稳定性系数小于设计安全系数，不满足要求。因此，对于该案例，采用抗滑桩埋入地下3m进行设计。
6、埋入式抗滑桩结构分析
出于保守的角度考虑，埋入式抗滑桩所受推力可以按全长桩计算，当然也有按原分布形式取相应桩长的推力进行分析。本案例采用两种方式，进行对比说明。
6.1、推力按全长桩计算
当抗滑桩不埋入地下时，得到滑坡推力769.78kN/m，滑体抗力714.07kN/m，地表到滑面深度为8.43m。当埋入3m时，桩顶到滑面深度为5.43m，滑坡推力仍按769.78kN/m考虑，同时将滑体抗力考虑为0。推力分布形式采用三角形，具体参数取值如下：
得到分析结果如下：
结构剪力最大值3074.59kN，结构弯矩最大值7923.38kNm，桩顶位移为12.8mm。
6.2、推力按局部桩长计算
当抗滑桩不埋入地下时，桩后按三角形分布的滑坡推力底部数值为182.54kPa，按此分布形式，3m处分布力为64.96kPa，在岩土作用力界面中，选择自定义滑坡推力分布，输入上述分布力。
得到分析结果如下：
结构剪力最大值2684.93kN，结构弯矩最大值8046.70kNm，桩顶位移为12.6mm。
通过对比发现，两种方式的剪力弯矩略有差异，但桩顶位移差距较小。如果分布形式改为矩形，差别可能会变大，感兴趣的用户可以自行尝试。
7、总结
本案例提供了一种依靠极限平衡方法计算埋入式抗滑桩的思路，利用GEO5的土坡模块和抗滑桩模块进行综合分析，既能进行桩顶坡体的越顶验算，也能人为指定埋入式桩的推力大小。对于复杂模型，则可以借助数值分析进行校核。
