曹磊　孟憲金　劉高啟

摘要：應(yīng)用有限元軟件對某一土工格柵加筋邊坡進行有限元分析，對邊坡水平變形在加筋層數(shù)、筋材位置、筋材長度、筋材模量發(fā)生變化時的規(guī)律開展了討論。研究表明：筋材集中于邊坡中下部對邊坡水平位移所起到的約束作用較顯著；在一定范圍內(nèi)，增大加筋層數(shù)、筋材長度與筋材模量都可以有效地減小邊坡水平位移。

關(guān)鍵詞：土工格柵；邊坡；有限元法；水平變形

1引言

隨著國家戰(zhàn)略計劃的實施，隨之而來的是基礎(chǔ)設(shè)施等工程建設(shè)的蓬勃興起。在基建工程中存在大量的邊坡工程，而作為一種較為新型的邊坡加固方式，土工加筋受到越來越多的關(guān)注，應(yīng)用越來越廣泛。對于加筋邊坡的加筋原理，中外學(xué)者都進行了大量的研究分析。其中：Sommers等通過離心模型試驗，研究了加筋土工布邊坡在坡頂施加荷載下的穩(wěn)定性；楊錫武等通過離心模型試驗。對不同布筋方式對坡面?zhèn)认蛭灰萍拔灰茍龅茸冃涡詰B(tài)的影響進行研究；Naeini等采用有限元對加筋與素土邊坡進行了對比分析；Leshchinsky等應(yīng)用有限元程序分析土工格柵對于鐵路路基邊坡的效應(yīng)，結(jié)果表明格柵可以減小路基沉降與側(cè)向位移，使路基內(nèi)應(yīng)力分布更均勻；潘秋景等對不同工況下邊坡滑動面位置及坡面水平位移進行建模分析，計算了膨脹土邊坡內(nèi)部濕度應(yīng)力場；Low等推導(dǎo)出一種加筋路堤穩(wěn)定性的簡便分析方法，分析得到加筋力能起到減小滑坡滑動力矩的作用；常學(xué)寧在研究現(xiàn)行規(guī)范中加筋邊坡極限平衡理論分析方法的基礎(chǔ)上，提出了基于界面摩擦加筋機理、剪切帶加筋機理的邊坡整體穩(wěn)定分析模型。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，選取加筋層數(shù)、筋材位置、筋材模量3個主要影響參數(shù)，對加筋邊坡的水平變形進行對比分析，并對加筋邊坡的水平變形隨加筋層數(shù)、筋材位置、筋材模量改變而變化的規(guī)律進行分析。

2計算模型及參數(shù)

2.1幾何模型

為研究加筋層數(shù)、筋材長度、筋材模量對于邊坡變形性狀的影響，對某一土工格柵加筋邊坡進行有限元分析。其中地基的厚度為6 m，邊坡高度H=12 m，邊坡的坡比為4：1，計算模型的尺寸見圖1（圖1（a）為素土邊坡計算模型尺寸，圖1（b）為7層加筋（工況H/6+H/4+H/3+5H/12+H/2+2H/3+5H/6處加筋）邊坡計算模型尺寸。本文采用PLAXIS二維巖土工程有限元軟件對不同加筋工況下邊坡水平位移變化進行分析。有限元網(wǎng)格劃分見圖2。為了研究坡面水平位移在不同工況下的變化規(guī)律，在坡面從上到下的不同高度處共取5個有代表性的點，坐標(biāo)原點選擇在邊坡左下角0（0，0）處，則這5個點從坡頂?shù)狡履_坐標(biāo)依次為A（13，18）、B（12，14）、C（11，10）、D（12，14）、E（10，6）。