強夯碎石墩加固軟基路堤穩(wěn)定性有限元分析

結合g105線連平內(nèi)莞邊坡修復工程實例,對高邊坡穩(wěn)定性有限元分析方法進行了系統(tǒng)分析,以期能為相關技術人員提供有益參考。

筒型基礎防波堤是一種新型港口與海岸工程結構,依靠下部筒型基礎沉入土中維持結構穩(wěn)定。結合實際工程,建立筒型基礎防波堤穩(wěn)定性分析的三維彈塑性有限元模型。根據(jù)筒型基礎防波堤的結構特性,建議此種結構穩(wěn)定性分析的4種判別標準,分別為極限承載力判別標準、基于p-s曲線出現(xiàn)較明顯拐點的判別標準、基于允許變位的判別標準和基于筒底脫離的臨界點的判別標準。通過有限元分析結果得出各種判別標準下結構的安全系數(shù)。結果表明在設計波浪力以內(nèi),結構的位移很小,p-s曲線為線性,說明這種新型結構具有很好的穩(wěn)定性。并且通過分析極限狀態(tài)下結構位移場的分布,得出這種新型防波堤的失穩(wěn)模式為繞基礎筒底以下某點發(fā)生轉動失穩(wěn)。研究成果可為這種新型結構的穩(wěn)定性分析提供借鑒和參考。

以常見跨徑簡支斜交橋為例建立有限元模型,以新型摩擦擺系統(tǒng)支座、板式橡膠支座、抗震型橡膠支座和鉸接支承連接為支座形式,通過有限元的方法,以斜度為常變參數(shù),對以上4種支座的剛度和形式進行計算分析,進行常遇地震與罕遇地震下的反應譜和線性時程分析,算出橋墩內(nèi)力并進行參數(shù)分析,對比研究地震對不同支座形式和剛度的斜交橋墩的影響。為正確進行斜交橋的抗震設計提供了有益參考。

利用有限元軟件plaxis對某試驗段高速公路路堤進行數(shù)值模擬分析，通過土工格柵加筋與未加筋兩種情況下的對比，來分析加筋對軟基路堤最大沉降量、路面不均勻沉降以及地基土側向位移的影響。

在研究路堤填土施工過程和土體的非線性應力應變關系的基礎上,建立了土工格柵加筋高路堤邊坡的有限元分析模型,并利用該模型對土工格柵加筋高路堤邊坡的受力情況、位移和破壞機理進行研究,分析土工格柵的長度、剛度以及鋪設間距等參數(shù)對路堤變形的影響。實驗結果表明,選擇模量高,延伸率適宜的土工格柵對減少路堤側向位移和提高高路堤的穩(wěn)定性具有明顯效果;隨著路堤填土高度的增加,每層土工格柵所受拉力的最大峰值逐漸移向路堤內(nèi)部;土工格柵所受的拉力從下往上逐漸減小,最大拉力出現(xiàn)在堤底第2層上;當路堤邊坡較陡時(坡率為1∶m,m≤1.0),土工格柵的加筋長度宜取5.5~8m;土工格柵的鋪設間距宜為60cm。

ansys是一個功能強大的有限元軟件,邊坡穩(wěn)定分析就是利用ansys可對結果數(shù)據(jù)進行數(shù)學運算的功能來做的,即:根據(jù)有限元程序計算得到的應力場來計算各點的安全系數(shù),然后利ansys強大的后處理功能繪出安全系數(shù)等值線,則其中安全系數(shù)最小的那條等值線就是最可能的滑裂面,其安全系數(shù)就是邊坡的安全系數(shù).

結合西南某鐵路便道邊坡的工程概況,采用abaqus有限元分析軟件,對鐵路便道邊坡的穩(wěn)定性進行了有限元分析,并基于強度折減法,獲得了該邊坡的安全系數(shù),確定了滑動面位置,進而為邊坡防護與加固設計提供了參考,并給出了相應的加固處治建議。

收稿日期:2005-09-23;修訂日期:2006-01-11 基金項目:國家自然科學基金項目(40572157,40502028)、高等學校博士學科點專項科研基金(20050697013)資助。 作者簡介:王家鼎(1962-),男,陜西藍田人,博士,教授,博士生導師,從事工程地質(zhì)研究。e2mail:wangjd@nwu.edu.cn 高填方加筋黃土路堤穩(wěn)定性的有限元分析 王家鼎1,謝婉麗 1 ,駱鳳濤 1,2 (1.西北大學地質(zhì)系大陸動力學國家重點實驗室,陜西西安710069; 2.中交通力公路勘察設計工程有限公司,陜西西安710075) 摘要:采用有限元法對國內(nèi)最高(62m)的山西北張溝加筋黃土高填路堤穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬,對其最大主應 力、最小主應力、剪應力和塑性破壞區(qū)及其變

路堤拓寬變形性狀的有限元分析——采用plaxis有限元軟件對不同工況下拓寬路堤進行了非線性有限元分析得出：拓寬路堤的自重會使老路堤產(chǎn)生較大的附加沉降和水平位移，路基模量和土層對路堤變形的影響較大。

目前關于巖溶區(qū)樁基礎穩(wěn)定性問題的研究較少,本文通過對張花高速公路某一段不良地質(zhì)段的具體研究,利用有限元分析方法,對地質(zhì)工程參數(shù)、樁基礎自身參數(shù)等進行變化,探究各因素與溶洞臨界厚度、臨界嵌固力的規(guī)律,為施工中樁基礎的合理設計及路線選取提供了理論參考。

水工引水隧洞施工過程中,常發(fā)生塌方、突涌水和巖爆等不良地質(zhì)問題,直接對施工安全和工程進度造成嚴重影響。為準確預判圍巖穩(wěn)定性防止發(fā)生事故,施工開挖過程中圍巖穩(wěn)定性分析十分重要。文章結合工程實例,考慮多種地質(zhì)條件和內(nèi)水壓力等因素,選取典型斷面模擬隧洞在開挖和支護等多種工況下的應力變形計算分析,結論對指導引水隧洞圍巖穩(wěn)定性分析研究具有一定的指導價值。

水工引水隧洞施工過程中,常發(fā)生塌方、突涌水和巖爆等不良地質(zhì)問題,直接對施工安全和工程進度造成嚴重影響.為準確預判圍巖穩(wěn)定性防止發(fā)生事故,施工開挖過程中圍巖穩(wěn)定性分析十分重要.文章結合工程實例,考慮多種地質(zhì)條件和內(nèi)水壓力等因素,選取典型斷面模擬隧洞在開挖和支護等多種工況下的應力變形計算分析,結論對指導引水隧洞圍巖穩(wěn)定性分析研究具有一定的指導價值.

某礦山礦體埋深大,圍巖穩(wěn)定性差,基于巷道空間位置的復雜性和安全性考慮,采用巖體彈塑性破壞drucker-prager(簡稱d-p準則)準則,通過ansys8.0有限元程序分析軟件,進行三維非線性有限元數(shù)值模擬,對礦山主巷道的位移場、應力場進行數(shù)值分析,分析在應力場發(fā)生變化的條件下主巷道的塑性區(qū),確定了巷道變形及圍巖應力隨著巷道埋深變化的關系。對主巷道穩(wěn)定性進行分析和評估,最終確定了巷道穩(wěn)定性隨巷道埋深變化時主要影響部位及因素,可為礦山確定巷道支護參數(shù)提供指導。

設計了四邊簡支板穩(wěn)定性試驗的加載、支承裝置及試件,進行了中厚度鈦合金板面內(nèi)雙向受壓穩(wěn)定性試驗,測出了相應的極限壓力pcr;并與ansys軟件的非線性有限元計算的結果作了比較,兩者基本吻合;說明中厚度鈦合金板采用有限元穩(wěn)定性分析,選用20節(jié)點solid186體單元并計及材料非線性,是可靠有效的。

施工階段斜拉橋的顫振穩(wěn)定性已成為一個倍受關注的重要工程問題。運用多模態(tài)顫振的有限元分析方法,進行了施工階段的顫振穩(wěn)定性分析,并探討了施工階段斜拉橋結構動力特性和顫振穩(wěn)定性的變化規(guī)律。

將有限元強度折減法與abaqus軟件相結合,分析軟弱夾層、泊松比和剪脹角對邊坡強度折減系數(shù)的影響。結果表明:含夾層的強度安全系數(shù)比不含弱夾層的邊坡安全系數(shù)小；此外,強度安全系數(shù)隨著剪脹角增大而增大。

為了掌握巖質(zhì)高邊坡開挖過程中的位移變形,應力應變規(guī)律,本文采用赤平極射投影法（stereographicprojection）與midas/gts有限元分析相結合的簡化物理模型,對清鎮(zhèn)職教城巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性進行分析和判斷。根據(jù)數(shù)值分析結果診斷巖質(zhì)高邊坡開挖后的地質(zhì)缺陷部位,采用有限元分析和極限平衡法去優(yōu)化邊坡設計、評價支護后邊坡穩(wěn)定性。

隨著中國工程建設局面的不斷展開,目前鐵路、水利工程等遇到越多的圍巖穩(wěn)定問題,故隧洞巖體結構的穩(wěn)定性分析有著非常重要的作用,文章結合引水隧洞開挖的初期支護施工過程,對引水隧洞不同圍巖類別在開挖和初期支護結構的施工過程進行模擬,計算開挖施工過程3種不同工況下圍巖頂拱及側向的塑形變形,分析其分布規(guī)律,計算成果為初期支護過程圍巖的穩(wěn)定性提供分析依據(jù)。

以大平掌銅多金屬礦山為背景,利用ansys有限元軟件和強度折減法,研究了采場東部巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性。該數(shù)值分析方法較好地反映出了巖質(zhì)邊坡受軟弱夾層及結構面控制的破壞機制。通過模擬,在僅考慮在自重應力的作用下,得出邊坡安全系數(shù)為1.0~1.05,說明邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài),需及時進行加固處理。

巖體的穩(wěn)定性分析是工程地質(zhì)和巖體力學非常重要的研究課題,而噴錨支護和襯砌對隧洞圍巖穩(wěn)定性起到重要的作用。通過有限元模擬了隧洞在施工過程和運行過程中圍巖和襯砌結構變形規(guī)律,為圍巖和結構穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。

先以滲流-應力耦合分析求出,降雨入滲條件下邊坡的應力、位移、孔隙水壓力等情況;再以重度增大法為依據(jù),結合非飽和土強度理論,求出邊坡破壞時的極限荷載因子。結果表明,降雨入滲情況下,由于孔隙水壓力的改變,邊坡極限荷載因子顯著減小,穩(wěn)定性顯著降低;隨降雨強度或持續(xù)時間的增大,穩(wěn)定性降低。

采用非線性有限元方法來分析加筋土坡的位移場,可建立五種計算模型。通過有限元分析,對一般土質(zhì)地基上土工格柵加筋路堤的工作性能進行研究,并對不同布筋方式的土工格柵加筋路堤進行計算與分析,研究各種工況下路堤整體變形情況以及路堤內(nèi)位移分布、坡面?zhèn)纫魄闆r。結果表明:加筋能較大幅度地提高路堤的整體剛度和內(nèi)部穩(wěn)定性,對地基均勻性和抗變形能力的要求有所提高;加筋路堤邊坡的水平位移隨著路堤加筋位置的上移而增大。