李大毛

0 引言

加筋土技術(shù)由法國工程師亨利于20世紀(jì)60年代初發(fā)明,1979年傳到我國后,相繼修建了大量加筋土工程,加筋土路堤便是其中一個主要應(yīng)用方向。目前,有關(guān)路堤邊坡可靠性研究仍然是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點,許多學(xué)者對土質(zhì)邊坡穩(wěn)定可靠性進(jìn)行了深入研究,設(shè)計方法正逐漸從極限平衡法的整體安全系數(shù)向極限狀態(tài)法的分項系數(shù)轉(zhuǎn)變[1],但是加筋土路堤可靠性研究就相對少得多,也沒有納入到我國1999年頒布的《公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中,因此,在我國開展加筋土路堤的可靠性研究具有積極的意義。本文從現(xiàn)有的一些方法出發(fā),將可靠度計算工程中所考慮的各種因素進(jìn)行了基于灰色關(guān)聯(lián)理論的分析,得到各種影響的重要性程度,以便為加筋土路堤的設(shè)計中,重點考慮主要影響因素,為合理的加筋土路堤設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。

1 可靠度計算

1.1 常用方法

目前,結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程都基于公式(1)的抗力—荷載效應(yīng)模型,現(xiàn)有可靠度計算方法多采用一次一階矩法計算結(jié)構(gòu)可靠度,包括中心點法、驗算點法(JC法)、映射變換法、實用分析法、最優(yōu)化方法等。

其中,R為抗力;S為荷載效應(yīng)。

1.2 可靠度計算主要參數(shù)

加筋土路堤整體穩(wěn)定性對填土粘聚力均值和填土內(nèi)摩擦角均值十分敏感,粘聚力和內(nèi)摩擦角越大,整體穩(wěn)定性就越好,反之,路堤越容易失穩(wěn)。因此設(shè)計當(dāng)中應(yīng)當(dāng)選擇粘聚力和內(nèi)摩擦角大的填土。筋材拉力的均值對于整體穩(wěn)定可靠指標(biāo)影響較大,采用高強(qiáng)度筋材對于提高加筋路堤抗拉穩(wěn)定性有很大的幫助,設(shè)計中通常采用這種方法[1]。

本文將影響因素初步確定為填土重度,填土內(nèi)摩擦角和粘聚力,所加筋材本身的強(qiáng)度。

2 灰色關(guān)聯(lián)理論

灰色關(guān)聯(lián)分析是對數(shù)據(jù)序列整體的比較,可作縱觀全局、全貌的分析?；疑P(guān)聯(lián)分析模型不是函數(shù)模型而是序關(guān)系模型?；疑P(guān)聯(lián)分析的技術(shù)內(nèi)涵是獲取序列間的差異信息,建立差異信息空間,建立和計算差異信息比較測度(灰色關(guān)聯(lián)度),通過灰色關(guān)聯(lián)度來分析數(shù)據(jù)序列,模型流程圖見圖1。

3 影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

3.1 數(shù)據(jù)參數(shù)

本文采用文獻(xiàn)[1]中的數(shù)據(jù)參數(shù),計算對象為一路堤,其寬度為20 m,高度為15 m,邊坡坡率為1∶1,典型斷面尺寸如圖2所示。

表1 填土重度與可靠度指標(biāo)

表2 填土粘聚力與可靠度指標(biāo)

表3 填土內(nèi)摩擦角與可靠度指標(biāo)

表4 筋材拉力與可靠度指標(biāo)

3.2 灰色關(guān)聯(lián)分析

將表1～表4中的重度,粘聚力,內(nèi)摩擦角和筋材拉力數(shù)據(jù)提取出來,建立屬性矩陣A,然后將各屬性對應(yīng)的可靠度指標(biāo)作為相應(yīng)列加入到屬性矩陣A中,構(gòu)建目標(biāo)矩陣B,然后按照灰色關(guān)聯(lián)分析流程進(jìn)行計算分析。最終得到各影響因素的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣為[0.517 0.674 0.652 0.614],由灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣可知,在加筋土路堤整體穩(wěn)定性的可靠度影響因素中,粘聚力的影響程度最高,內(nèi)摩擦角次之,填土重度影響度最低。

4 結(jié)語

通過本文分析,在進(jìn)行加筋土路堤設(shè)計時,考慮其整體穩(wěn)定性的可靠度時,需要重點研究填土的內(nèi)摩擦角,粘聚力和筋材拉力,因為這三項與可靠度指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度高。當(dāng)然,重度也是一個必須要考慮的因素,只是其相關(guān)系數(shù)稍低。實際上,對一個具體的加筋土路堤工程,要考慮的不僅僅是這幾種因素,其他因素也可以加入到屬性矩陣中進(jìn)行研究。

[1] 凌建明,闕 云,黃琴龍,等.加筋土路堤整體穩(wěn)定的可靠指標(biāo)分析[J].勘察科學(xué)技術(shù),2007(2):7-10.

[2] 梁本亮,劉建新.基于灰色關(guān)聯(lián)的混凝土耐久性影響因子分析[J].四川建筑科學(xué)研究,2009(4):75-80.

[3] 張文居.邊坡支擋結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計探討[D].成都:成都理工大學(xué),2004.

[4] 朱 崴,黃 昊,楊昭宇.公路邊坡穩(wěn)定影響因素及分析方法[J].山西建筑,2009,35(12):277-278.

[5] 王選倉,王燕平,王秉綱.公路路堤結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計方法研究[J].中國公路學(xué)報,1997,10(3):6-12.

[6] 劉明維,何光春.基于蒙特卡羅法的土坡穩(wěn)定可靠度分析[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報,2001,23(5):96-99.