土工格柵對(duì)加寬路堤邊坡穩(wěn)定性能影響有限元分析

采用非線性有限元方法來分析加筋土坡的位移場(chǎng),可建立五種計(jì)算模型。通過有限元分析,對(duì)一般土質(zhì)地基上土工格柵加筋路堤的工作性能進(jìn)行研究,并對(duì)不同布筋方式的土工格柵加筋路堤進(jìn)行計(jì)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(jié)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(duì)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。

利用離心試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法研究土工格柵加固膨脹土路堤邊坡穩(wěn)定性效果并給出設(shè)計(jì)參數(shù).對(duì)不同加筋方案（豎直間距0.5、1m）與不加筋的膨脹土路堤邊坡位移的分析結(jié)果表明：（1）中心填高為10.9m、坡率為1頤1郾5的素膨脹土路堤邊坡在自然狀態(tài)下不穩(wěn)定;（2）對(duì)于整體穩(wěn)定性好,僅存在淺層破壞的膨脹土路堤,鋪設(shè)長(zhǎng)度為4m,間距為0郾6~0郾8m的土工格柵可保證路堤穩(wěn)定性;（3）對(duì)于存在整體穩(wěn)定性問題的路堤邊坡,需加長(zhǎng)土工格柵長(zhǎng)度或采用通長(zhǎng)配筋方法提高路堤邊坡穩(wěn)定性.土工格柵對(duì)膨脹土路堤邊坡的穩(wěn)定性提高有顯著作用,是有效的措施.

溝谷軟基由于在其上部填筑路堤會(huì)發(fā)生沉降、變形,該文利用巖土工程有限元軟件,采用強(qiáng)度參數(shù)降低法分析比較了路堤在加筋和不加筋及變換土工格柵的軸向剛度ea值的情況下進(jìn)行穩(wěn)定性安全系數(shù)計(jì)算,指出了加筋能夠減小路堤的沉降量和不均勻沉降,提高整體穩(wěn)定性,減少路堤的變形發(fā)展。

結(jié)合g105線連平內(nèi)莞邊坡修復(fù)工程實(shí)例,對(duì)高邊坡穩(wěn)定性有限元分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析,以期能為相關(guān)技術(shù)人員提供有益參考。

土工格柵作為一種新型的復(fù)合材料,被廣泛的運(yùn)用到土體邊坡工程中。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)考慮季節(jié)凍土區(qū)邊坡凍脹融沉作用下格柵加固路堤邊坡穩(wěn)定性研究較少的現(xiàn)狀,本文通過在哈大高鐵長(zhǎng)春段路橋過渡段路堤邊坡埋設(shè)大量土壓力盒、柔性位移計(jì),經(jīng)過兩個(gè)凍融循環(huán)周期的現(xiàn)場(chǎng)原位監(jiān)測(cè),得出土工格柵可以有效的抑制路橋過渡段路堤邊坡的側(cè)向變形和顯著提高季節(jié)凍土區(qū)路塹邊坡穩(wěn)定性。

利用巖土工程有限元軟件分析比較了路堤在加筋和不加筋兩種情況下的沉降大小、不均勻沉降的分布以及邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)計(jì)算,指出了加筋能夠減小路堤的沉降量和不均勻沉降,提高整體穩(wěn)定性,減少路堤的變形發(fā)展,值得推廣應(yīng)用。

土工格柵加筋作為一種施工手段，使得在非常軟的地基上填筑路堤成為可能，通過將土工格柵埋入填土中。依靠格柵與土體的相互摩擦作用以及格柵網(wǎng)眼所具有的特殊的嵌鎖、咬合作用，限制其匕下土體的側(cè)向變形，改變土體中的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，增進(jìn)土的強(qiáng)度和韌性，增加軟土路堤的整體穩(wěn)定性，從而可以有效縮短軟土路堤的填筑工期，減少填方量，減少對(duì)土地的占用，能夠取得較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。近年來土工格柵加筋發(fā)展非常快，被廣泛地應(yīng)用于高等級(jí)公路、鐵路路堤以及港口的邊坡加固和擋土墻的設(shè)計(jì)。

在考慮軟土地基的固結(jié)和土體的非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的基礎(chǔ)上,利用有限元的數(shù)值方法對(duì)加筋路堤的受力性狀和破壞機(jī)理進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明,加筋可以減少路堤的沉降,以及側(cè)向位移,并能增加路堤的穩(wěn)定性。研究成果對(duì)軟土地基的加筋處理有一定的指導(dǎo)意義。

土工格柵加筋作為一種施工手段,使得在非常軟的地基上填筑路堤成為可能,通過將土工格柵埋入填土中,依靠格柵與土體的相互摩擦作用以及格柵網(wǎng)眼所具有的特殊的嵌鎖、咬合作用,限制其上下土體的側(cè)向變形,改變土體中的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng),增進(jìn)土的強(qiáng)度和韌性,增加軟土路堤的整體穩(wěn)定性,從而可以有效縮短軟土路堤的填筑工期,減少填方量,減少對(duì)土地的占用,能夠取得較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。近年來土工格柵加筋發(fā)展非常快,被廣泛地應(yīng)用于高等級(jí)公路、鐵路路堤以及港口的邊坡加固和擋土墻的設(shè)計(jì)。

通過plaxis有限元模擬,分析了有無加筋、加筋間距、老路基開挖坡度、格柵強(qiáng)度等因素對(duì)拓寬路堤的影響。結(jié)果指出:拓寬路堤中采用土工格柵加筋,合理確定加筋間距和強(qiáng)度,可以顯著提高拓寬路堤的穩(wěn)定性；舊路堤的開挖坡度對(duì)新路堤的穩(wěn)定性影響不大,在設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮實(shí)際情況予以確定。

利用有限元軟件plaxis對(duì)某試驗(yàn)段高速公路路堤進(jìn)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(duì)比，來分析加筋對(duì)軟基路堤最大沉降量、路面不均勻沉降以及地基土側(cè)向位移的影響。

采用二維非線性有限元法對(duì)軟土地基上的拓寬路堤土工格柵加筋作用和效果進(jìn)行模擬分析。計(jì)算中采用一維抗拉單元來模擬土工格柵,采用接觸面單元考慮筋土界面的狀態(tài)非線性。研究土工格柵嵌入老路基長(zhǎng)度、格柵設(shè)置層數(shù)對(duì)格柵拉力、拓寬路堤不均勻沉降和水平位移的影響。計(jì)算結(jié)果表明,格柵嵌入老路基長(zhǎng)度越長(zhǎng),拓寬路堤側(cè)向位移和新老路基差異沉降越小,增加格柵層數(shù)并不會(huì)顯著減小拓寬路堤的差異沉降。

以云南楚雄變電站地基處理為研究背景,利用巖土工程有限元軟件plaxis,采用有限元強(qiáng)度折減法對(duì)該工程的兩個(gè)試驗(yàn)斷面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,對(duì)加筋土邊坡的加筋效果、機(jī)理進(jìn)行了分析,對(duì)加筋、邊坡形狀對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了研究。

以鐵路路堤邊坡為研究對(duì)象,對(duì)路堤邊坡在降雨、加筋及邊坡防護(hù)等不同影響因素下進(jìn)行了數(shù)值模擬研究.結(jié)果表明:邊坡在無加固措施時(shí),邊坡的穩(wěn)定性隨降雨深度的變化并不是線性關(guān)系,而是呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律；路堤邊坡淺層加筋能夠?qū)吰碌臏\層滑移起到較好的抑制作用,但邊坡淺層加筋是一種被動(dòng)的防護(hù)方式,當(dāng)邊坡有主動(dòng)防護(hù)發(fā)揮作用后,筋材的發(fā)揮系數(shù)會(huì)減弱；邊坡在淺層加筋和邊坡防護(hù)綜合加固措施下,其穩(wěn)定性得到較大提高,同時(shí)邊坡防護(hù)能夠阻止或抑制各種不利因素對(duì)路堤邊坡引起的破壞,而且能增加邊坡的穩(wěn)定性.研究結(jié)果可為同類地區(qū)的工程建設(shè)及設(shè)計(jì)提供相應(yīng)參考.

從土工格柵加固土體的機(jī)理入手,采用加拿大著名巖土工程軟件geostuido進(jìn)行數(shù)值模擬分析,討論了土工格柵的長(zhǎng)度、剛度、豎向間距、鋪設(shè)方式等參數(shù)對(duì)加筋邊坡的穩(wěn)定性和永久變形等的影響,得到土工格柵在加筋邊坡中的一些重要影響因素以及對(duì)應(yīng)的敏感性,從而為加筋邊坡的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

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(zhǎng)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(zhǎng)度與筋材模量都可以有效地減小邊坡水平位移.

結(jié)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(duì)鐵路便道邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了有限元分析,并基于強(qiáng)度折減法,獲得了該邊坡的安全系數(shù),確定了滑動(dòng)面位置,進(jìn)而為邊坡防護(hù)與加固設(shè)計(jì)提供了參考,并給出了相應(yīng)的加固處治建議。

以大平掌銅多金屬礦山為背景,利用ansys有限元軟件和強(qiáng)度折減法,研究了采場(chǎng)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(jié)構(gòu)面控制的破壞機(jī)制。通過模擬,在僅考慮在自重應(yīng)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(shí)進(jìn)行加固處理。

先以滲流-應(yīng)力耦合分析求出,降雨入滲條件下邊坡的應(yīng)力、位移、孔隙水壓力等情況;再以重度增大法為依據(jù),結(jié)合非飽和土強(qiáng)度理論,求出邊坡破壞時(shí)的極限荷載因子。結(jié)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(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間的增大,穩(wěn)定性降低。

邊坡穩(wěn)定性分析是土木工程領(lǐng)域研究的熱門課題,結(jié)合工程實(shí)例,通過對(duì)邊坡穩(wěn)定的分析,求解穩(wěn)定系數(shù)等相關(guān)參數(shù),了解邊坡分析的方式方法,對(duì)工程實(shí)際具有一定的參考意義。

采用有限元分析分析方法，計(jì)算了土質(zhì)邊坡在不同的降雨重現(xiàn)期、降雨強(qiáng)度、降雨持時(shí)情況下的入滲深度，提出了合理的降雨入滲深度的計(jì)算公式；在所得出的入滲深度的基礎(chǔ)上，運(yùn)用滲流有限元法對(duì)土質(zhì)邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定分析，得出實(shí)際土質(zhì)邊坡的降雨入滲很難超過2．0m，在邊坡的地下水深度逐漸增加，降雨入滲深度不變的情況下，邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)逐漸減小；在邊坡的地下水深度相同，降雨入滲深度逐漸變大，邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)同樣逐漸減小，但減小的幅度較小；這說明降雨對(duì)邊坡體的影響集中在地表附近；在地下水位與降雨人滲深度較大時(shí)，滑坡體穩(wěn)定性不足。

近年來關(guān)于膨脹土邊坡的病害處治逐漸轉(zhuǎn)向了柔性防護(hù)領(lǐng)域,其中在膨脹土中植入土工格柵就是典型的一種。取十天高速西略段膨脹土加入不同層土工格柵,進(jìn)行室內(nèi)剪切試驗(yàn),研究加筋對(duì)膨脹土抗剪強(qiáng)度的影響;再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),考察筋材對(duì)膨脹土邊坡穩(wěn)定性的影響,以此來探討加筋膨脹土的抗剪作用機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明:加筋使得剪應(yīng)力峰值、峰值區(qū)域、殘余強(qiáng)度以及峰值出現(xiàn)所對(duì)應(yīng)的位移均得到提高;加土工格柵可以有效抑制土樣剪切帶的發(fā)展及土體的雙向變形,提高其延性,推遲塑性破壞的出現(xiàn),改善土體的變形特征,導(dǎo)致破壞模式發(fā)生變化;加筋能有效增大土體的黏聚力,而內(nèi)摩擦角變化不大;加土工格柵能減小坡體的位移變形,增大土體抗滑移強(qiáng)度,提高坡體的穩(wěn)定性。