強(qiáng)度折減法的順層路塹邊坡土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

基于土拱效應(yīng)的土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析——土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析作為土釘支護(hù)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵驗(yàn)算項(xiàng)目，直接影響到土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行。本文從土釘與土體之間相互作用原理出發(fā)，運(yùn)用土的塑性理論和土坡的極限平衡分析方法，提出了基于土拱效應(yīng)原理基礎(chǔ)上...

土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu) 談到土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段，建筑行業(yè)人員對(duì)土釘墻支護(hù)結(jié) 構(gòu)施工有什么具體規(guī)定？基本情況如何？以下是下面整理建筑術(shù)語(yǔ) 土釘墻支護(hù)基本介紹： 什么是土釘墻支護(hù)？ 土釘墻是由天然土體通過(guò)土釘墻就地加固并與噴射砼面板相結(jié) 合，形成一個(gè)類(lèi)似重力擋墻以此來(lái)抵抗墻后的土壓力；從而保持開(kāi)挖 面的穩(wěn)定，這個(gè)土擋墻稱(chēng)為土釘墻。 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 1、土釘墻、預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻的坡度不宜大于1：0.2；當(dāng) 基坑較深、土的抗剪強(qiáng)度較低時(shí)，宜取較小坡度。對(duì)砂土、碎石土、 松散填土，確定土釘墻坡度時(shí)尚應(yīng)考慮開(kāi)挖時(shí)坡面的局部自穩(wěn)能力。 微型樁、水泥土樁復(fù)合土釘墻，應(yīng)采用微型樁、水泥土樁與土釘墻面 層貼合的垂直墻面。 注：土釘墻坡度指其墻面垂直高度與水平寬度的比值。 2、土釘墻宜采用洛陽(yáng)鏟成孔的鋼筋土釘。對(duì)易塌孔的松散或稍 密的砂土、稍密的粉土、填土，或易縮徑的軟土宜采用打入式鋼管土 釘。對(duì)洛

強(qiáng)度折減法是邊坡穩(wěn)定性分析中重要的方法之一,在巖土工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛.為分析邊坡土層性質(zhì)對(duì)其穩(wěn)定性影響,基于強(qiáng)度折減法采用有限元軟件對(duì)不同土層條件下公路邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行研究.結(jié)果表明,隨強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)摩擦角和黏聚力降低,邊坡穩(wěn)定性逐漸降低,且邊坡穩(wěn)定性對(duì)內(nèi)摩擦角變化更為敏感.

針對(duì)雨后土體強(qiáng)度不斷降低的情況,利用有限差分強(qiáng)度折減法,對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值分析,將計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。分析表明:數(shù)值模擬路堤中潛在滑動(dòng)面很好地吻合了由監(jiān)測(cè)結(jié)果分析得出的滑動(dòng)面,路堤的滑動(dòng)從坡體后緣軟弱面開(kāi)始,逐漸展開(kāi)貫通至整個(gè)滑動(dòng)面。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)際工程結(jié)果的對(duì)比,證明有限差分強(qiáng)度折減法在邊坡穩(wěn)定性分析中進(jìn)行工程應(yīng)用是可行的。

由于有限元強(qiáng)度折減法十分貼近工程設(shè)計(jì)，在路塹邊坡穩(wěn)定分析中具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。本文對(duì)s216線公路路塹高邊坡采用強(qiáng)度折減法進(jìn)行有限元數(shù)值模擬分析，為高邊坡的加固方案提出了建議。

采用強(qiáng)度折減法與有限單元法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,并基于abaqus的參數(shù)化模擬技術(shù),建立能夠反映不同坡角的動(dòng)態(tài)分析模型,同時(shí)結(jié)合強(qiáng)度折減法研究了邊坡坡角與安全系數(shù)之間的關(guān)系,為邊坡的穩(wěn)定性分析提供了合理依據(jù)。

基于強(qiáng)度折減法,運(yùn)用有限元分析軟件adina建立非均質(zhì)多級(jí)邊坡計(jì)算模型并進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)合邊坡各計(jì)算工況的安全系數(shù)和塑性區(qū)范圍,分析了邊坡級(jí)數(shù)、平臺(tái)寬度以及單級(jí)坡率等因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:增加邊坡級(jí)數(shù)、平臺(tái)寬度或放緩坡率可有效提高邊坡的穩(wěn)定性;增加邊坡級(jí)數(shù)和放緩下級(jí)邊坡坡率,可將邊坡整體破壞分解為局部破壞;邊坡平臺(tái)設(shè)在中下部對(duì)邊坡穩(wěn)定性更有利;若改變單個(gè)平臺(tái)寬度或單級(jí)坡率,增加下部平臺(tái)寬度和降低下級(jí)邊坡坡率對(duì)提高邊坡穩(wěn)定性更顯著。

闡述了有限元強(qiáng)度折減法的基本原理,利用強(qiáng)度折減法對(duì)尾礦壩進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定計(jì)算,同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)化畢肖普法和瑞典圓弧法對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,證明基于有限元理論的強(qiáng)度折減法的計(jì)算結(jié)果是可信的,其安全系數(shù)值可以作為定量判斷的依據(jù)。

為了評(píng)價(jià)某山坡露天礦邊坡的穩(wěn)定性,應(yīng)用有限差分強(qiáng)度折減法,對(duì)該礦山人工邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析,并與傳統(tǒng)的極限平衡法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,由于有限差分強(qiáng)度折減法克服了極限平衡法未能考慮材料本構(gòu)關(guān)系的不足,因而更能實(shí)際的模擬邊坡計(jì)算模型,更客觀的分析邊坡的穩(wěn)定狀態(tài),求得的邊坡安全系數(shù)更為合理。

將有限元強(qiáng)度折減法應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定分析中,探討了該方法的基本原理、安全系數(shù)的定義、屈服準(zhǔn)則和失穩(wěn)判據(jù)等。采用強(qiáng)度折減法對(duì)某邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析,并與傳統(tǒng)極限平衡法求得的安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比。計(jì)算結(jié)果表明,采用塑性區(qū)貫通或特征點(diǎn)位移突變?yōu)槭Х€(wěn)判據(jù)確定的安全系數(shù)與傳統(tǒng)極限平衡法的計(jì)算結(jié)果很接近,表明有限元強(qiáng)度折減法能夠滿(mǎn)足工程應(yīng)用。建議在有限元強(qiáng)度折減法中聯(lián)合采用塑性區(qū)貫通和特征點(diǎn)位移突變作為邊坡的失穩(wěn)判據(jù)。

結(jié)合某公路邊坡實(shí)例，運(yùn)用大型有限元軟件midas/gts建立邊坡的平面應(yīng)變二維模型，基于有限元強(qiáng)度折減法，對(duì)錨桿加固前后的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，主要分析了錨桿加固前后邊坡塑性破壞區(qū)以及安全系數(shù)的變化；同時(shí)著重討論了錨固長(zhǎng)度、錨桿間距、傾角等因素對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性的影響，對(duì)影響邊坡整體穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了敏感性研究，分析了各因素與邊坡安全系數(shù)之間的規(guī)律。

采用有限元軟件abaqus建立三維土質(zhì)邊坡模型,基于強(qiáng)度折減法研究了邊坡穩(wěn)定性與坡轉(zhuǎn)角的關(guān)系,以及坡轉(zhuǎn)角對(duì)邊坡穩(wěn)定性與坡高、坡角和邊坡長(zhǎng)度關(guān)系的影響。結(jié)果表明,邊坡安全系數(shù)隨著坡轉(zhuǎn)角的增大會(huì)逐漸降低；坡轉(zhuǎn)角對(duì)邊坡安全系數(shù)與坡高、坡角關(guān)系的影響較小,但對(duì)于邊坡安全系數(shù)與邊坡長(zhǎng)度關(guān)系的影響較大,且當(dāng)坡角較大時(shí),坡轉(zhuǎn)角對(duì)安全系數(shù)與邊坡長(zhǎng)度的關(guān)系的影響就較小；當(dāng)坡角較小時(shí),坡轉(zhuǎn)角對(duì)安全系數(shù)與邊坡長(zhǎng)度的關(guān)系的影響就較大。

針對(duì)貴州省烏木鋪巖質(zhì)高邊坡,采用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定性分析。由于該坡體內(nèi)巖體天然特性不均勻,存在各種節(jié)理與結(jié)構(gòu)面,而其穩(wěn)定性則主要由節(jié)理與結(jié)構(gòu)面所控制。根據(jù)該高邊坡高、陡、險(xiǎn)等特點(diǎn),建立高邊坡的變形破壞分析模型,綜合采用有限元強(qiáng)度折減法和極限平衡法對(duì)其潛在變形破壞模式、高邊坡穩(wěn)定性等進(jìn)行詳細(xì)研究,對(duì)比分析兩者分析結(jié)果,合理評(píng)價(jià)該高邊坡的整體穩(wěn)定性,并在此基礎(chǔ)上提出高邊坡加固方案。

為了分析波浪荷載作用下海底邊坡的穩(wěn)定性,通過(guò)visualc#語(yǔ)言平臺(tái)開(kāi)發(fā)數(shù)值接口程序,實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)三維建模程序gocad和有限元分析程序abaqus的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,即有限元程序在海底復(fù)雜的地貌和地形條件下三維建模。同時(shí)開(kāi)發(fā)了abaqus力學(xué)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理程序,可以實(shí)現(xiàn)abaqus在強(qiáng)度折減法下的邊坡穩(wěn)定性分析。通過(guò)分析波浪作用下舟山朱家尖島海域海底邊坡穩(wěn)定性,評(píng)判該邊坡的穩(wěn)定性。計(jì)算結(jié)果表明,波浪荷載對(duì)海底邊坡穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定的影響,朱家尖島附近海域海底邊坡有滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。

基于動(dòng)態(tài)和整體強(qiáng)度折減法,運(yùn)用ansys、flac3d構(gòu)建模型,對(duì)西南某巖質(zhì)邊坡不同工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。結(jié)果表明,坡體易沿泥巖、砂巖層內(nèi)節(jié)理裂隙產(chǎn)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害;整體強(qiáng)度折減法得出的塑性區(qū)域過(guò)大,與實(shí)際情況不符,動(dòng)態(tài)強(qiáng)度折減法得出的塑性區(qū)域與實(shí)際情況相符;坡體在自然條件下較為穩(wěn)定,但在降雨條件下邊坡安全系數(shù)小于極限值,有發(fā)生失穩(wěn)的危險(xiǎn)。

使用有限元分析軟件abaqus,并結(jié)合強(qiáng)度折減法,對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:當(dāng)邊坡加固時(shí),邊坡的整體穩(wěn)定性得到了明顯的提高；在運(yùn)用abaqus和強(qiáng)度折減法模擬分析邊坡穩(wěn)定性時(shí),模型的建立、網(wǎng)格的劃分密度、單元類(lèi)型的選取及材料模型的選用等對(duì)計(jì)算結(jié)果都有影響；邊坡失穩(wěn)判據(jù)的選用原則及其判據(jù)是否存在統(tǒng)一性,值得進(jìn)一步研究。

文章結(jié)合某路塹高邊坡工程,采用有限元方法建立高邊坡平面應(yīng)變模型并且進(jìn)行強(qiáng)度折減,系統(tǒng)研究了影響高邊坡穩(wěn)定性的因素并對(duì)高邊坡進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。結(jié)果表明:強(qiáng)度折減法可以通過(guò)分析節(jié)點(diǎn)水平位移從而分析邊坡的穩(wěn)定性。

工程上常采用極限平衡法分析邊坡的安全穩(wěn)定性,但由于極限平衡法的局限性,使得計(jì)算結(jié)果只能反映邊坡安全系數(shù)的大小,不能確定邊坡在施工各個(gè)階段的變形穩(wěn)定情況,因此以永寧高速公路邊坡為研究對(duì)象,通過(guò)plaxis有限元強(qiáng)度折減法對(duì)邊坡施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的變形、位移進(jìn)行模擬分析,得到分步施工狀況下,施工各階段邊坡的變形圖以及整體的安全系數(shù),并將結(jié)果與極限平衡法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:邊坡的安全系數(shù)隨著坡體的逐級(jí)開(kāi)挖會(huì)不斷降低,需及時(shí)進(jìn)行支護(hù)加固,強(qiáng)度折減法所確定的邊坡最終滑動(dòng)面形狀與極限平衡法計(jì)算結(jié)果較為一致,且安全系數(shù)差值僅為3%,從而也驗(yàn)證了強(qiáng)度折減法對(duì)于分步施工邊坡安全穩(wěn)定性分析的適用性與正確性。

工程上常采用極限平衡法分析邊坡的安全穩(wěn)定性,但由于極限平衡法的局限性,使得計(jì)算結(jié)果只能反映邊坡安全系數(shù)的大小,不能確定邊坡在施工各個(gè)階段的變形穩(wěn)定情況,因此以永寧高速公路邊坡為研究對(duì)象,通過(guò)plaxis有限元強(qiáng)度折減法對(duì)邊坡施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的變形、位移進(jìn)行模擬分析,得到分步施工狀況下,施工各階段邊坡的變形圖以及整體的安全系數(shù),并將結(jié)果與極限平衡法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析.結(jié)果表明:邊坡的安全系數(shù)隨著坡體的逐級(jí)開(kāi)挖會(huì)不斷降低,需及時(shí)進(jìn)行支護(hù)加固,強(qiáng)度折減法所確定的邊坡最終滑動(dòng)面形狀與極限平衡法計(jì)算結(jié)果較為一致,且安全系數(shù)差值僅為3％,從而也驗(yàn)證了強(qiáng)度折減法對(duì)于分步施工邊坡安全穩(wěn)定性分析的適用性與正確性.

針對(duì)山西某高填土邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析,利用zsoil有限元軟件,基于強(qiáng)度折減法對(duì)該場(chǎng)地高填土邊坡4個(gè)典型剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,并與傳統(tǒng)極限平衡法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：有限元軟件作為邊坡穩(wěn)定性分析的輔助工具,可有效提高邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果的可靠性,特別適用于難以確定滑裂面形狀和位置的邊坡,基于有限元的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果與傳統(tǒng)極限平衡法相差不大,兩種方法得到的滑裂面的形狀和位置基本吻合,利用該軟件進(jìn)行高填土邊坡穩(wěn)定性分析是可靠的.

基于abaqus軟件在巖土分析計(jì)算中的應(yīng)用,采用強(qiáng)度折減法討論了忽略剪脹角的均質(zhì)邊坡和考慮軟弱夾下臥層二種工況下某邊坡的安全系數(shù)。結(jié)果表明:隨著折減系數(shù)的不斷增大并達(dá)到某一數(shù)值時(shí),邊坡內(nèi)塑性應(yīng)變自坡底向坡頂貫通,邊坡達(dá)到極限狀態(tài),此時(shí)的折減系數(shù)即為安全系數(shù);有限元強(qiáng)度折減法對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析具有良好的適用性;采用強(qiáng)度折減法無(wú)須預(yù)先假設(shè)滑動(dòng)面位置。

目前關(guān)于動(dòng)力作用下邊坡穩(wěn)定性的分析方法仍存在一些不足之處,如動(dòng)力問(wèn)題按靜力處理、未充分考慮加載地震波的動(dòng)力效應(yīng)、僅考慮剪切破壞、未考慮邊坡滑動(dòng)面形成的漸進(jìn)破壞過(guò)程等。鑒于此,本文同時(shí)考慮坡體拉剪強(qiáng)度參數(shù)的折減及邊坡漸進(jìn)破壞的過(guò)程,結(jié)合動(dòng)力有限元強(qiáng)度折減法原理及邊坡動(dòng)力失穩(wěn)判據(jù),從監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移及加速度突變、計(jì)算數(shù)值收斂性及拉剪破壞面貫通情況3個(gè)方面,確定邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定安全系數(shù)及拉剪破壞面。結(jié)果表明:動(dòng)力有限元強(qiáng)度折減法能夠定量有效地進(jìn)行地震作用下巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià),并充分反映了邊坡漸進(jìn)破壞過(guò)程,其結(jié)果可為地震作用下巖質(zhì)邊坡的抗震設(shè)計(jì)及動(dòng)力穩(wěn)定性分析提供參考。