抗滑桩设计推力计算的有限元方法

随着数值模拟技术的发展,利用有限元计算设计推力成为一种新方法。首先根据工点概况建立数值计算模型,通过修改边界条件,合理安排本构计算模型,得到滑面摩擦角折减时的剩余下滑力。同时利用FISH语言编程,对滑面摩擦角循环折减,得到滑坡临界极限平衡时的剩余下滑力,两者差值为抗滑桩设计推力。结果显示:和传递系数法相比,有限元法的计算结果能够避免刚体极限平衡分析中的计算误差。有限元法得到的剩余下滑力、设计推力变化趋势与传递系数法一致,且前者小于后者。     

考虑拉裂缝的斜坡软弱地基路堤稳定性分析

评述斜坡软弱地基路堤稳定性研究面临的挑战性,应用极限平衡法软件Slide、有限元法软件Phase2,分别从推力线分布状况、达到临界剪切强度折减时单元拉伸屈服分布状况角度出发,探讨斜坡软弱地基路堤稳定性分析中引入拉裂缝的必要性;在极限平衡法基础上,利用敏感性分析法确定拉裂缝分别在干燥和完全充水条件下的最不利深度;分析拉裂缝引入后对稳定安全系数、最危险滑面形态及条间法向力的影响,阐述拉裂缝水分充填对稳定性的不利作用。研究结果表明,敏感性分析法可较好地确定拉裂缝的深度;考虑拉裂缝后,滑块土条条间法向拉力消失,稳定安全系数降低,设计更趋于安全,拉裂缝完全充水将进一步加剧斜坡软弱地基路堤稳定安全系数的降低;滑面由上部垂线和下部圆弧共同组成,其形态更真实客观。     

边坡稳定计算原理与分析

在边坡稳定性计算中除通常基于极限平衡原理的条分法外,基于有限元理论的强度折减系数法也得到了迅速的发展。文章结合算例对用毕肖普法、斯宾赛法、摩根斯坦—普赖斯法等条分法和强度折减系数法进行了理论分析和对比计算,由计算结果可见两类方法得到的结果相近。     

曲线盾构隧道开挖面被动极限支护力分析

研究目的:曲线盾构隧道在掘进过程中,开挖面受力极其复杂,稳定性难以控制,容易因千斤顶推力过大而造成前方土体的隆起现象。本文以砂土地层为例,基于筒仓理论和极限平衡法,建立曲线盾构隧道开挖面在前方土体被动破坏条件下的"倒梯台-楔形棱柱体"分析模型,提出开挖面被动破坏极限支护力计算方法,然后通过编程试算和数值模拟验证本文所述模型及计算方法的可靠性与准确性。研究结论:(1)被动极限支护力随埋深和内摩擦角的增加而增大,且增长速率逐渐加快;(2)当线路曲率半径小于200 m且土体内摩擦角大于25'时,被动极限支护力对线路曲率半径非常敏感,当线路曲率半径大于800 m时被动极限支护力与直线隧道几无差别;(3)数值模拟结果显示,数值解与理论解变化趋势一致且相差较小;(4)本研究结果可为类似曲线盾构隧道,尤其是小转弯半径盾构隧道开挖面被动极限支护力的确定提供理论基础。     

FLAC~（3D）在滑坡稳定性分析及整治工程中的应用

基于滑坡的工程实际,运用FLAC3D有限差分数值计算软件对滑坡进行了数值仿真模拟,获得滑坡工程分析中需要的两个关键指标：稳定系数和最危险滑面位置。然后计算了不同工况条件下滑坡剩余下滑推力,以指导滑坡的防治工程设计。对滑坡整治提出单排抗滑桩治理方案,量化比较加固前后滑坡的变化以及抗滑结构受力情况等后,说明加固方案是可行的。     

“人”字形微型桩体系内力计算方法比较研究

研究目的:工程上一般将顶部连接的微型桩抗滑结构体系简化为单桩受推力作用模型,以计算荷载在滑面处产生的内力,没有将其按照体系结构考虑。本文将"人"字形微型桩体系滑面以上部分分别简化为独立单桩模型、顶部铰接刚架结构模型和顶部固定连接刚架结构模型,在滑坡推力为矩形分布条件下,推导滑面处内力的计算公式并进行对比研究。研究结论:(1)简化为独立单桩模型的计算公式同刚架结构模型计算公式比较,存在较大差异;(2)按照刚架结构模型计算,滑面处弯矩和剪力均显著减小,轴向力增大,表明简化模型计算方法不适用于微型桩体系内力计算,该简化模型计算结果对微型桩体系的桩体抗拔力考虑不足,计算也表明刚架结构的顶部连接方式对计算结果影响相对较小;(3)本研究成果可供类似抗滑结构体系设计时参考和借鉴。     

平寨滑坡区桩板结构路基稳定性分析及优化设计

以贵广线平寨滑坡的线路通过方案及桩板结构设计资料为对象,建立数值计算模型.采用有限元软件 ABAQUS 研究原设计方案抗滑桩与桩板结构路基之间的受力状况.结果表明:若工程建成后出现滑坡剩余下滑力增大的情况,则桩板结构路基与抗滑桩协同受力,三排抗滑桩设置位置均较优,去掉任一排抗滑桩均影响桩板结构的稳定性;桩顶嵌入深度对基桩桩顶位移影响很小.在设计时应适当考虑滑坡推力对桩板结构路基的影响.     

黄土路堑边坡的稳定性分析

本文针对黄土挖方边坡采用有限元法分析其开挖过程中的变形发展过程，并与强度折减法和极限平衡法进行了比较，结果表明强度折减法由于人为降低了土体的抗剪强度，确定的安全系数小于有限元法，但仍大于极限平衡法；同时，应用三轴加载应力应变模型确定的安全系数小于围压卸荷应力应变模型确定的安全系数．这些分析结果对于黄土路堑边坡工程的建设具有重要指导意义．     

加固膨胀土边坡的单排抗滑桩受力性能分析

根据边坡浅表层的膨胀力随深度变化模型,将膨胀力引入到抗滑桩受力分析及膨胀土边坡稳定性分析中。基于4类经典的边坡稳定性极限平衡条分法并考虑桩间局部土体对抗滑桩的摩阻作用,给出膨胀土边坡抗滑桩的剪力计算方法—在给定设计安全系数下以桩身剪力取得最大值为条件迭代计算,得到了是否考虑抗滑桩桩间土体摩擦作用的桩身剪力上、下边界值的解,以及在给定安全系数下的加桩边坡潜在最危险滑面位置的圆弧型滑面搜索算法。对云桂铁路一工点膨胀土路堑边坡实例分析结果表明:考虑膨胀力时桩身剪力较不考虑膨胀力时显著增大,膨胀力越大剪力也越大;若不考虑膨胀力剪力约降低80%~90%,偏于不安全;通过简化Bishop法、Morgenstern-Price法和Spencer法分析得到的抗滑桩剪力结果较为接近,而Fellenius法的计算结果则大于前三者,最大偏差约20%。     

滑坡剩余下滑力计算中安全系数浅析

滑坡治理设计，先要计算剩余下滑力，当下滑力等于或接近等于抗滑力时，安全系数K引起剩余下滑力异常，文章就异常的出现进行论证，并就如何克服异常对工程投资的影响列举了例证。     

双排抗滑桩滑坡推力计算方法研究

抗滑桩具有广泛的适用性,较强的抗滑能力,在各工程领域得到普遍应用。但对于滑坡推力在两排桩之间如何分配,相关的研究还比较少。对双排桩滑坡推力计算方法原理和力学模型进行研究,分析以传递系数法为基础的双排抗滑桩滑坡推力计算方法,推导出双排桩滑坡推力荷载的计算公式。     

有限元极限平衡法在三维边坡中的应用研究

研究目的:在二维有限元极限平衡法基础上建立基于强度储备概念和主滑方向的三维有限元极限平衡法,明确其空间任意形状滑动体安全系数定义及其物理意义、安全系数与主滑方向的关系和可行性等关键问题.利用积分中值定理给出其空间任意形状滑动面的安全系数定义,表征空间滑面内局部安全系数和整体抗滑稳定安全系数的内在联系.研究结论:(1)有限元极限平衡法得到的稳定分析结果与刚体极限平衡法和有限元强度折减法保持一致,将该法应用于空间边坡稳定安全评价是可行的;(2)当计算坡体轴向长度较短时,滑坡体三维效应明显,三维稳定安全系数明显高于二维稳定安全系数;当坡体轴向长度较长时,三维稳定分析结果与二维稳定分析结果趋于一致.     

人字形微型桩内力计算方法

基于弹性地基梁的微型桩内力计算方法中有一种是假定上部为钢架,滑面处为固定支座,传递弯矩和剪力,滑面以下桩体按弹性地基梁法计算。本文所选微型桩同样采用组合结构计算,同时考虑滑面处变形协调,把弹性地基梁的位移和转角作为上部结构的支座位移,考虑位移对内力的影响。针对微型桩滑面处弯矩,基于FLAC3D程序,建立简化的微型桩数值计算模型,提取桩的内力并绘制弯矩图,数值模拟结果与考虑变形协调后的弯矩图更接近。     

金温铁路K202工点边坡稳定性分析

着重研究了金温铁路K202工点边坡稳定性问题.利用有限元法和极限平衡法相结合,讨论了边坡破坏的判别条件以及锚索与岩体共同作用时的数值模拟方法,并给出了计算结果.     

双滑面滑坡双排抗滑桩设计

大型滑坡抗滑桩设计中,桩位、桩排数对抗滑桩尺寸及方案的经济合理性等影响很大,通过对某滑坡滑动面特征的分析,确定了反算双层滑面力学参数的方法。通过研究剩余下滑力分布规律,确定了抗滑桩的设置方案。采用单排抗滑桩、双排抗滑桩分别进行滑坡治理方案设计,将减小上下排桩剩余下滑力差值作为双排桩方案的优化目标,并进行了技术经济比选。单排桩方案:因剩余下滑力较大,使得设计桩径很大,桩间距过密。双排桩方案:可使下排桩剩余下滑力减小50%,且桩顶高程不受上层滑面的控制,总圬工量小于单排桩方案。     

抗滑桩桩后滑坡推力分布形式研究

研究目的:滑坡推力大小及分布形式是抗滑桩结构设计的主要依据,直接影响着桩体结构的内力及大小,而目前关于滑坡推力分布模式的选择分歧很大。为合理分析抗滑桩推力分布及桩体内力,本文以杭长铁路古木冲桥段边坡为例,采用改进的条分法理论计算、室内模型试验及数值模拟三种方法来研究抗滑桩桩后滑坡推力的分布形式,以便更好地优化抗滑桩设计。研究结论:(1)引入弹性模量弱化系数与黏聚力弱化系数对力学参数进行弱化处理,采用双向两次条分的改进条分法计算桩后滑坡推力,考虑了滑体分层的岩性差异,结果更接近实际;(2)室内相似模型试验、数值模拟得到的滑坡推力和改进条分法计算的滑坡推力规律接近:随着埋深的增加,桩后滑坡推力不断增大,滑坡推力分布形式整体呈折线状,桩顶至埋深1/2段呈近似三角形分布,埋深1/2至埋深2/3段呈近似矩形分布,埋深2/3至滑面处呈梯形分布,最大推力位于滑面处;(3)本研究结论可供边坡工程抗滑桩设计参考。     

黄土边坡稳定性分析方法研究

研究目的:为了寻求一种新的黄土边坡稳定性分析方法,解决极限平衡法不能将黄土垂直节理发育特性纳入到分析过程中的弊端,本文采用ABAQUS软件,利用有限元法对黄土路堑边坡进行数值模拟,在黄土边坡稳定性分析中对岩、土体内部节理、裂隙参数进行计算.研究结论:利用有限元法对黄土边坡的稳定性进行分析,能够考虑黄土边坡垂直节理发育的特性,与极限平衡法相比,有限元法对黄土边坡稳定性分析具有明显的优越性.算例表明ABAQUS有限元软件中的节理材料模型适用于黄土边坡,ABAQUS软件在黄土边坡稳定性分析方面具有良好的适用性.     

斜坡软弱地基路堤复式滑面的极限平衡法判识

依托渝怀铁路斜坡软弱地基路堤土工离心模型试验成果,利用Slide软件建立对应的计算模型,开展基于极限平衡法与概率分析的复式滑动研究;对比Slide模型结果与离心模型试验成果的差异,探讨斜坡软弱层厚度与内摩擦角变化对复式滑面的影响;开展斜坡软弱层内摩擦角变异性对稳定性与滑动模式影响的概率分析。Slide模型计算与离心模型试验具有互补性;在极限平衡法中,考虑复式滑面有利于提高设计的安全储备;斜坡软弱层内摩擦角偏小、厚度偏薄时更易出现复式滑动破坏;在极限平衡法中引入概率分析,可更好地反映斜坡软弱层内摩擦角的变异性。     

黏性土地层中盾构隧道开挖面极限支护力理论解

基于黏性土地层条件下盾构隧道开挖面模型试验和数值模拟的失稳破坏形态,对常规楔形体模型进行修正,建立棱柱楔形体模型。通过极限平衡法得到考虑土拱效应黏性土层盾构隧道开挖面极限支护力的解析表达式。采用FLAC 3D建立数值计算模型,通过多因素敏感性分析方法,确定开挖面破坏极限状态的支护压力比。将本文解析解与数值分析解、既有理论解以及离心机试验结果进行对比,验证了本文解析解的合理性和适用性。     

边坡稳定性双强度折减法中潜在滑面的研究

依据安全系数的定义,传统有限元强度折减法的安全系数与双强度折减法的没有本质上的区别,都是基于强度储备概念的,都体现出强度弱化的本质,双强度折减法采用了异步的折减策略来实现强度弱化。利用有限元网格节点的等效塑性应变来判断潜在滑面的节点,一系列离散的节点组成了潜在滑面,为了得到连续光滑的滑面曲线,采取了最小二乘拟合的方法,对比了传统强度折减法与双强度折减法的潜在滑面。在确定边坡潜在滑面研究中有一定的参考应用价值。