亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定性數(shù)值分析

        2016-11-25 06:24:18
        山西建筑 2016年13期
        關(guān)鍵詞:有限元分析

        張 牧 龍

        (中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司,湖南 長沙 410014)

        ?

        基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定性數(shù)值分析

        張 牧 龍

        (中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司,湖南 長沙 410014)

        結(jié)合某隧道現(xiàn)場實(shí)測地質(zhì)參數(shù)和地貌狀況,建立了邊坡的三維數(shù)值模型,基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和強(qiáng)度折減法,分析了滲透力作用下隧道邊坡穩(wěn)定性,并根據(jù)數(shù)值計算和分析結(jié)果,提出了合理的邊坡加固措施。

        邊坡穩(wěn)定性,安全系數(shù),強(qiáng)度折減法,Mohr-Coulomb準(zhǔn)則

        0 引言

        鐵路作為國民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸大動脈,常常不得不穿越崇山峻嶺,鐵路隧道的邊坡穩(wěn)定性直接關(guān)系到人們的生命安全,經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸?shù)谋憬荩约案浇A(chǔ)設(shè)施的正常使用。對于邊坡穩(wěn)定性問題已有很多相關(guān)研究取得了較深入的理論成果[1,2]。如顧曉強(qiáng)等[3]提出了一種邊坡穩(wěn)定分析的三維極限平衡法分析邊坡穩(wěn)定性。唐高鵬等[4]建立具有傾斜界面的多塊體破壞模型,基于極限分析上限法和非線性摩爾—庫侖破壞準(zhǔn)則進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性研究。李德建等[5]基于非線性Mohr-Coulomb 破壞準(zhǔn)則,結(jié)合極限分析上限法和擬靜力分析法,建立功能方程,推導(dǎo)了地震效應(yīng)下裂縫邊坡的安全系數(shù)計算方程。陳國慶等[6]基于強(qiáng)度折減法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了有限元分析研究。趙煉恒等[7]基于能耗分析理論,假定粘聚力和內(nèi)摩擦角按不同折減系數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度折減,采用不同邊坡綜合安全系數(shù)定義方式,根據(jù)虛功原理推導(dǎo)了雙強(qiáng)度折減策略下各自綜合安全系數(shù)的目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式。然而對于復(fù)雜邊坡這些理論方法難以計算合理的成果,有限元分析方法則能對相對復(fù)雜的巖土構(gòu)筑物進(jìn)行分析,解決邊界條件復(fù)雜的邊坡穩(wěn)定性計算問題[8-11]。劉真真等[12]比較了極限平衡法和有限元極限平衡法的特點(diǎn),結(jié)合兩個典型實(shí)例基于數(shù)值軟件分析邊坡的穩(wěn)定性,并且比較了極限平衡法和有限元極限平衡法的分析計算結(jié)果。

        大多數(shù)值軟件沒有內(nèi)置強(qiáng)度折減法的分析方法,且已有研究大多進(jìn)行了較為簡單的假設(shè),未全面考慮土體屈服準(zhǔn)則、滲流等問題,本文綜合考慮多個復(fù)雜因素的影響,根據(jù)現(xiàn)場工程實(shí)例數(shù)據(jù),使用數(shù)值軟件建立三維數(shù)值模型,通過定義變化的材料參數(shù)和場變量的設(shè)置來分析隧道邊坡穩(wěn)定性。

        1 工程概況

        某隧道進(jìn)出口寬5 m,高8.0 m,均設(shè)有重力式擋墻。隧道進(jìn)口二級塹坡上部塹體高約9.0 m~15.23 m,第一、二級邊坡高分別為2.03 m,4.07 m;隧道出口后側(cè)為二級邊坡,第一、二級邊坡高

        分別為1.88 m,2.6 m。隧道出口左右兩側(cè)塹坡也被列入三級點(diǎn)考察范圍,左側(cè)塹坡最大高度約為9.5 m,坡面設(shè)漿砌片石護(hù)坡支護(hù),坡腳設(shè)有重力式擋墻支護(hù);右側(cè)塹坡最大高度約為9.0 m,坡身設(shè)網(wǎng)格骨架支護(hù),坡腳無支護(hù)措施。

        隧道遠(yuǎn)景見圖1。

        該地區(qū)下伏基巖主要為石英砂巖、砂巖及粉砂巖,巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育,風(fēng)化程度較高,節(jié)理裂隙內(nèi)含泥量較少;基巖質(zhì)地較堅硬,呈灰黃色,強(qiáng)風(fēng)化砂巖裂隙面多覆蓋褐黃色銹斑狀浸染,在敲打之下有著清脆的敲打回聲。塹坡覆土層厚度均勻(1.0 m~3.0 m),覆土固結(jié)完全,密實(shí)度較高,覆土間夾雜了較多腐質(zhì)植物,含水量較高。

        2 模型建立

        2.1 地質(zhì)參數(shù)

        通過SIBAO-MG858S對邊坡進(jìn)行實(shí)地量測導(dǎo)入CAD得到三維地形圖,隧道出口端如圖2所示。根據(jù)實(shí)地勘測資料得到邊坡地質(zhì)參數(shù)如表1所示。

        表1 主要地質(zhì)參數(shù)

        2.2 基本假設(shè)

        1)同一層土體為滿足Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的各向同性體;

        2)片石擋墻及護(hù)坡假設(shè)為彈性材料;

        3)不考慮土體剪脹角;

        4)假設(shè)土體降雨入滲為飽和滲流問題。

        2.3 強(qiáng)度折減法

        假定邊坡內(nèi)所有土體抗剪強(qiáng)度的發(fā)揮程度相同,抗剪強(qiáng)度的折減系數(shù)即等于邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)。通過定義變化的材料參數(shù)和場變量的設(shè)置,計算不同安全系數(shù)時位移云圖。當(dāng)材料的內(nèi)摩擦角和粘聚力逐漸降低,導(dǎo)致單元的應(yīng)力無法與抗剪強(qiáng)度匹配,此時不能承受的應(yīng)力將逐漸轉(zhuǎn)移到周圍土體單元中。當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)滑動面(屈服點(diǎn)連成貫通面)之后,土體將失穩(wěn),此時對應(yīng)的場變量(折減系數(shù))即為邊坡的穩(wěn)定性安全系數(shù)。

        折減后的摩擦角(φm)隨場變量變化關(guān)系為:

        (1)

        其中,φ為土體摩擦角;Fr為強(qiáng)度折減系數(shù)。

        折減后粘聚力(cm)隨場變量的變化關(guān)系為:

        (2)

        其中,c為土體粘聚力。

        2.4 數(shù)值模型

        根據(jù)實(shí)測地形地貌,采用三維八節(jié)點(diǎn)孔壓單元(C3D8P)建立該隧道邊坡有限元模型(沿線路方向模型取邊坡長度為100 m),坡體共劃分7 595個孔壓單元,9 056個單元節(jié)點(diǎn),如圖3所示。

        3 數(shù)值分析

        在數(shù)值模擬計算中,首先需要進(jìn)行地應(yīng)力平衡計算以消除長期自重作用下的影響。然后分析不同折減系數(shù)下邊坡位移圖。

        3.1 安全系數(shù)

        通過定義變化的材料參數(shù)和對場變量的設(shè)置,隨著強(qiáng)度不斷折減,繪制安全系數(shù)—位移曲線(見圖4),當(dāng)邊坡頂點(diǎn)位移突變出現(xiàn)拐點(diǎn)時,即邊坡失穩(wěn),滑動面貫通,此時對應(yīng)的折減系數(shù)即為安全系數(shù)。由圖4可知當(dāng)強(qiáng)度折減系數(shù)在0~1.332之間變化時,邊坡頂點(diǎn)位移變化較小,大于1.332后,邊坡位移急劇增加。

        觀察塑性區(qū)在分析過程中的變化,以查看邊坡失穩(wěn)過程。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果,在折減系數(shù)為1.332時,路塹邊坡塑性區(qū)貫通。同時得到滑動面完全貫通時最終位移云圖(見圖5)。

        3.2 滑動面

        在折減系數(shù)為1.332時,邊坡滑動面貫通,從位移等值線云圖可以得到滑動面的位置,形狀(呈圓弧狀),圓弧半徑(17.24 m)和滑動面到坡面最大垂直深度(4.13 m)。

        4 加固方案

        根據(jù)對該段隧道邊坡數(shù)值分析結(jié)果和現(xiàn)場踏勘情況,得到該隧道邊坡工程存在滑坡跡象。并且該地區(qū)存在降水量較大等不利影響因素,為降低該邊坡潛在的危險,防止滑坡造成基礎(chǔ)設(shè)施損傷和生命安全問題,建議對該路塹邊坡進(jìn)行定期監(jiān)測,并提出如下預(yù)加固方案:

        1)在隧道進(jìn)出口仰坡坡面進(jìn)行預(yù)加固:噴漿+錨桿+網(wǎng)格梁的聯(lián)合支護(hù)形式;

        2)對隧道出口左側(cè)塹坡坡面漿砌片石護(hù)坡存在的空洞、裂縫進(jìn)行填補(bǔ)修復(fù),加強(qiáng)其支護(hù)功能;隧道進(jìn)口平臺后側(cè)增設(shè)漿砌片石截水溝,加強(qiáng)其排水功能;

        3)清除隧道截水溝內(nèi)的雜草,對片石破損部分進(jìn)行修復(fù);對有植物根系發(fā)育的巖體進(jìn)行清除,防止其崩落。

        5 結(jié)語

        本文結(jié)合工程實(shí)例采用數(shù)值分析方法,通過Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和強(qiáng)度折減法對滲流作用下隧道邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值分析。計算得到邊坡的安全系數(shù)—位移曲線圖觀察滑動面貫通時安全系數(shù)為1.332,滑動面圓弧半徑和滑動面到坡面最大垂直深度分別為17.24 m和4.13 m。

        根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評價??紤]到實(shí)例工程中邊坡存在裂縫、邊坡地質(zhì)參數(shù)離散性和強(qiáng)降雨等不利因素,針對該邊坡提出了恰當(dāng)?shù)慕ㄗh和加固方案,從而避免了安全事故。

        [1] JIANG Xiao-yong, WANG Ze-gen, LIU Lian-yong. The determination of reduction ratio factor in homogeneous soil-slope with finite element double strength reduction method[J].The Open Civil Engineering Journal,2013(7):205-209.

        [2] PANTELIDIS L,GRIFFITHS D V. Stability assessment of slopes using different factoring strategies[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,2014(5):112-114.

        [3] 顧曉強(qiáng),陳龍珠.邊坡穩(wěn)定分析的三維極限平衡法[J].上海交通大學(xué)學(xué)報,2007(6):970-973,977.

        [4] 唐高鵬,李 亮,趙煉恒,等.非線性破壞準(zhǔn)則下邊坡穩(wěn)定性極限分析斜條分法[J].巖土力學(xué),2015(7):2063-2072.

        [5] 李德建,趙煉恒,李 亮,等.地震效應(yīng)下非線性抗剪強(qiáng)度參數(shù)對裂縫邊坡穩(wěn)定性影響的上限解析[J].巖土力學(xué),2015(5):1313-1321,1327.

        [6] 陳國慶,黃潤秋,石豫川,等.基于動態(tài)和整體強(qiáng)度折減法的邊坡穩(wěn)定性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2014(2):243-256.

        [7] 趙煉恒,曹景源,唐高鵬,等.基于雙強(qiáng)度折減策略的邊坡穩(wěn)定性分析方法探討[J].巖土力學(xué),2014(10):2977-2984.

        [8] 于斯瀅,邵龍?zhí)?劉士乙.基于有限元極限平衡法的尾礦壩壩體穩(wěn)定分析[J].巖土力學(xué),2013(4):1185-1190.

        [9] 楊 輝.邊坡穩(wěn)定分析的有限元極限平衡法原理及程序?qū)崿F(xiàn)[D].北京:北京交通大學(xué),2014.

        [10] 鄭炳寅,張 謙.土坡邊坡穩(wěn)定分析中極限平衡法與有限元法的對比[J].新技術(shù)新工藝,2010(4):36-38.

        [11] 馬建勛,賴志生,蔡慶娥,等.基于強(qiáng)度折減法的邊坡穩(wěn)定性三維有限元分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2004(16):2690-2693.

        [12] 劉真真,方朝陽,朱 濤,等.有限元極限平衡法在邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用[J].水電能源科學(xué),2010(12):93-94.

        Numerical analysis of tunnel slope stability based on Mohr-Coulomb criterion and strength subtraction method

        Zhang Mulong

        (ChinaPowerConstructionGroupCentralSouthSurvey&DesignAcademyCo.,Ltd,Changsha410014,China)

        A numerical three-dimensional model is established by field data of geological parameters and landform. Based on Mohr-Coulomb criterion and strength subtraction method, stability of tunnel slope considering seepage is analyzed, according to the numerical calculation and analysis, proper reinforcement measures for the slope are proposed.

        slope stability, safety factor, strength subtraction method, Mohr-Coulomb criterion

        1009-6825(2016)13-0097-03

        2016-02-28

        張牧龍(1987- ),男,助理工程師

        TU413.62

        A

        猜你喜歡
        有限元分析
        隱蔽失效適航要求符合性驗(yàn)證分析
        新型有機(jī)玻璃在站臺門的應(yīng)用及有限元分析
        基于有限元的深孔鏜削仿真及分析
        基于有限元模型對踝模擬扭傷機(jī)制的探討
        電力系統(tǒng)不平衡分析
        電子制作(2018年18期)2018-11-14 01:48:24
        電力系統(tǒng)及其自動化發(fā)展趨勢分析
        磨削淬硬殘余應(yīng)力的有限元分析
        中西醫(yī)結(jié)合治療抑郁癥100例分析
        基于SolidWorks的吸嘴支撐臂有限元分析
        在線教育與MOOC的比較分析
        无码任你躁久久久久久久| 久久综合亚洲鲁鲁五月天| 日本激情网站中文字幕| 一进一出一爽又粗又大| 亚洲国产精品一区二区第四页| 亚洲成AV人片无码不卡| 熟女人妻一区二区三区| 国产免费又爽又色又粗视频 | 国产99一区二区三区四区| 四虎国产精品永久在线国在线| 国产AV边打电话边出轨| 韩国免费一级a一片在线| 少妇免费av一区二区三区久久| 国产无遮挡又黄又爽免费网站| 香蕉视频一级| 亚洲在线一区二区三区| 中文字幕一区二区三区视频| 成人免费看片又大又黄| 性做久久久久久久| 久久久精品国产老熟女| 免费国产黄网站在线观看视频| 蜜桃av噜噜一区二区三区| 国产精品亚洲A∨无码遮挡 | 边添小泬边狠狠躁视频| 色视频www在线播放国产人成| 91福利国产在线观看网站| 亚洲精品中文字幕一二三四| 337p人体粉嫩胞高清视频| 精品久久无码中文字幕| 亚洲人av毛片一区二区| 爆操丝袜美女在线观看| 欧美bbw极品另类| 日韩一区二区不卡av| av成人综合在线资源站| 国产又爽又大又黄a片| 91精品国产综合成人| 国产在线精彩自拍视频| 久久成人成狠狠爱综合网| 乱子伦视频在线看| 日本草逼视频免费观看| 洲色熟女图激情另类图区|