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摘 要:边坡支护措施的效果评价往往通过安全系数的提高程度来衡量,本文利用Midas试用版结合强度折减技术,进行了典型边坡在天然状态以及锚杆支护状态下的安全系数以及塑性区云图,定量地比较了锚杆支护的效果,为边坡工程治理提供支持.
关键词:土坡稳定分析 有限元 锚杆 安全系数
中图分类号:TU441 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(c)-0105-02
众所周知,边坡的稳定性问题是土木工程中十分重要的问题之一,在高速公路建设、水利大坝及矿山开挖等工程中的边坡失稳给我国经济建设带来了不可估量的损失.边坡稳定性分析的方法主要包括极限平衡方法[1]、极限分析方法[2]、以有限元为代表的数值分析方法[3]等三大类.极限平衡方法引入的假定较多,不能考虑土体之间的变形对稳定性分析的影响,目前在复杂边界条件下的复杂边坡通常应用有限元等数值方法进行计算,通过强度折减技术[4]得到边坡临界状态的安全系数和塑性区云图.边坡加固措施中,锚杆支护是常用的措施之一.锚杆支护包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式,即在土层中斜向成孔,埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆),依赖拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载[5].本文对一天然状态下不稳定的边坡进行了锚杆支护的有限元分析,得到了有意义的结论.
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1.有限元强度折减技术
在有限元计算中,选用不同的折减系数按照式(1)改变材料的参数,通过多次试算找到“濒临破坏”的极限状态,“濒临破坏状态”时的折减系数即为安全系数.
式(1)中与分别是岩土体折减前后的粘聚力,与分别是岩土体折减前后的内摩擦角,为岩土体的折减系数.强度折减法实质上与极限平衡法是一致的,均将安全系数定义为沿滑动面的抗剪强度与滑面上实际剪应力的比值.有限元强度折减法的大体思路为:首先选取初始折减系数(通常取1.0),将粘聚力和内摩擦角同时除以初始折减系数,将折减后的参数作为输入进行有限元计算,若程序在用户指定的收敛准则下收敛,则土体仍处于稳定状态,然后继续增加折减系数,直至达到临界状态为止,此时的折减系数即为边坡的抗滑稳定安全系数,此时的滑移面即为实际滑移面,除此之外,基于有限元计算的分析结果还能得到土体的位移、应力、应变能指标拱设计者参考.本文采用Midas试用版进行计算.
2. 实例分析
考虑图1所示的某典型边坡(坡比9∶8,坡高8m),其材料参数设置如表1所示.如表1所示,土体材料的容重为论文范文N/m3,粘聚力5kPa,内摩擦角15°,锚杆与土体之间的结构面弹性模量为土体弹性模量的100倍.在Midas/GTS中进行了计算分析,图2给出了9根锚杆的位置情况.
由Midas/GTS计算的结果可知,未支护边坡的安全系数为0.78,处于失稳状态,图3的塑性应变区云图可见,在未支护状态下,边坡形成了自坡顶至坡角贯通的塑性区,也作为破坏时的滑动范围,从图4可见,在支护状态下,最大塑性应变区仅出现在坡脚附近的小范围内,安全系数提高到了1.237左右.
3. 结语
运用Midas试用版进行了强度折减法的计算,得到了锚杆支护状态下天然边坡的安全系数提高程度,对类似的工程设计提供了支持与借鉴.
参考文献
[1]陈祖煜.土质土坡稳定分析—原理·方法·程序[M].北京:中国水利水电出版社,2003:372～373.
[2]陈惠发.极限分析与土体塑性[M].北京:人民交通出版社,1995.
[3]赵尚毅,郑颖人,时卫民,等．用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J]．岩土工程学报,2002,24(3):343～346．
[4]赵尚毅,郑颖人,邓卫东．用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析[J]．岩石力学与工程学报,2003,22(2):254～260．
[5]浅谈高边坡锚杆(索)支护技术的应用[J]．科技与生活,2010(18):77～78．
总结：本文关于支护强度论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
超前支护强度计算引用文献:
[1] 超前支护和超前小导管专升本论文范文 超前支护和超前小导管方面有关论文范本3000字
[2] 超前支护和支护论文范文 关于超前支护和支护大学毕业论文范文5000字
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