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        土工格柵加筋邊坡水平變形有限元分析

        2017-05-30 10:48:04曹磊孟憲金劉高啟
        人民黃河 2017年10期
        關(guān)鍵詞:有限元法邊坡

        曹磊 孟憲金 劉高啟

        摘要:應(yīng)用有限元軟件對(duì)某一土工格柵加筋邊坡進(jìn)行有限元分析,對(duì)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(shí)的規(guī)律開展了討論。研究表明:筋材集中于邊坡中下部對(duì)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(jì)劃的實(shí)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(duì)于加筋邊坡的加筋原理,中外學(xué)者都進(jìn)行了大量的研究分析。其中:Sommers等通過離心模型試驗(yàn),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(yàn)。對(duì)不同布筋方式對(duì)坡面?zhèn)认蛭灰萍拔灰茍?chǎng)等變形性態(tài)的影響進(jìn)行研究;Naeini等采用有限元對(duì)加筋與素土邊坡進(jìn)行了對(duì)比分析;Leshchinsky等應(yīng)用有限元程序分析土工格柵對(duì)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(duì)不同工況下邊坡滑動(dòng)面位置及坡面水平位移進(jìn)行建模分析,計(jì)算了膨脹土邊坡內(nèi)部濕度應(yīng)力場(chǎng);Low等推導(dǎo)出一種加筋路堤穩(wěn)定性的簡(jiǎn)便分析方法,分析得到加筋力能起到減小滑坡滑動(dòng)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(jī)理、剪切帶加筋機(jī)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(gè)主要影響參數(shù),對(duì)加筋邊坡的水平變形進(jìn)行對(duì)比分析,并對(duì)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(jìn)行分析。

        2計(jì)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(duì)于邊坡變形性狀的影響,對(duì)某一土工格柵加筋邊坡進(jìn)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(jì)算模型的尺寸見圖1(圖1(a)為素土邊坡計(jì)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(jì)算模型尺寸。本文采用PLAXIS二維巖土工程有限元軟件對(duì)不同加筋工況下邊坡水平位移變化進(jìn)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(gè)有代表性的點(diǎn),坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在邊坡左下角0(0,0)處,則這5個(gè)點(diǎn)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)。

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