放坡条件下有限土体土压力数值分析

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1、2013年2期西南公路X~ANGONGLU放坡条件下有限土体土压力数值分析刘鑫(中交公路规划设计院有限公司北京100088)【摘要】通i~GeoStudio—SIGMA／W模块对放坡条件下有限土体进行数值模拟，对比分析了在坡度为75~，有限土体顶部宽度分别为7．5m，12m，15m时三种情况下的土压力，认为土压力强度分布随着土体顶部宽度的增加而增加，且土压力强度随着墙高的分布为非线性分布，呈先增大后减小的趋势。【关键词】有限土体；土压力；数值分析【中图分类号】TU432【文献标识码】A限土体顶部宽度为15mH,j的情况进行分析(见图1)。0引言随着建筑物密度和基坑开挖深度

2、的增加，在深基坑设计中，基坑在多种情况下距已有建筑物很近，此时，作用在拟建基坑围护结构上的土压力属于有限土体土压力范畴，而朗肯或库仑土压力理论采用的是半无限土体的假设条件，对于有限土体并不适合。凶此，对有限土体土压力的分布规律进行合理的分析就成为了当前土力学中重要的课题。图1数值模拟模型简图数值模拟以其直观的表现形式、对复杂几何形所进行数值分析均基于图1所建立模型简同进行状岩土体的精确模拟和多场耦合等特点在岩土工程分析，计算模型底部为地基土，在进行土体前已经分析中的应用非常广泛，得到了研究人员的普遍认固结压实，模型中土体左右两侧分别为挡土墙和已同。由于连续介质数值分析方法

3、能考虑基坑开挖与有建筑物基础，均为混凝土材料。所建立模型节点支护施工过程的许多影响因素，并能直接计算分析数在5000左右，单元10000左右。开挖对周围环境的影响，目前连续介质数值分析方1．2边界条件与参数法己成为岩土T程计算分析的强有力的工具。而计算模型边界条件的设置为：模型左右两侧水GeoStudio—SIGMA／W软件在边坡稳定性分析、路基平约束，不允许水平方向位移，底部边界条件为水稳定性分析和基坑支护分析等领域几乎所有的岩土平和竖直方向均设定约束，顶部为自由边界。模型体应力变形问题均能得到良好解决。。因此本文选左右边界、底部边界和顶部边界均无外在荷载和初择该软件对

4、放坡条件下有限土体进行数值模拟，并始位移速率。整个模型仪有重力荷载。计算模型中对该情况下土压力强度分布规律进行研究。土体和地基土采用Mohr—Coulomb强度准则，挡土墙1放坡条件下有限土体土压力数值分析和建筑物采用弹性本构模型，计算中考虑地下水问题。土体、挡土墙和建筑物的各参数见表l。1．1数值模型建立表1计算模型参数本次模拟采用二维平面模型进行放坡条件下有限土容重内摩擦粘聚力压缩模fkN／m1角o)fkPa1泊松比量(MPa)体土力的数值分析。模型长40m~28m，其中挡墙高15m，嵌同深度为5m，对挡墙角度为75。，有限土体顶部土体202020O2540宽度分别为

5、7．5m，12和15m的情况以及挡墙垂直时，有挡墙及建筑物280-2100044西南公路布趋势基本一致。均随着土体顶部宽度b的增大而增3放坡条件下有限土体土压力对比；淅uv耀磐大，均仨＼矗在一粒一b=0．5H时，土压力分布的非线性更加明如勰加如显，在b=1．O加H时，土压力分布体现非线性规律则不本节我们通过数值模拟来对在墙体坡度为75。时，b=0．5H和b=1．OH两种情况进行土压力分布规律明显。其分布规律均为墙顶处土压力为0，到了一定分析。所得土压力分布规律(见图8、图9)。深度后土压力开出出现，到墙下部某一高度土压力达到最大值，随着深度的增大，土压力值减小。4小结通过

6、GeoStudio—SIGMA／W建立放坡条件下有限土体土压力数值模型并进行了分析，得到以下主要结论。(1)基于数值模拟所得结果，土压力强度分随着土体顶部宽度的增加而增加，且土压力强度随02040608010Ol20土压力强度／kPa着墙高的分布呈非线性分布。图8数值模拟土压力随墙高分布(b=0．5H)(2)土压力分布规律呈现土体顶部宽度小时，非线性明显，而土体顶部宽度大时非线性不明显的规律。参考文献[1]王召磊，杨志银．基于GeoStudio的预应力锚索复合土钉墙稳定性分析【Jj．工业建筑，2011，41(Supp．)：437-441[2】任永强，何昌荣．基于有限元水平

7、地震荷载作用下土坡稳定性分析[J】l路基工程，2011，6：41—44[3]郑涛，张玉灯．基TGeo—Slope软件的土质边坡稳定性分析『J1_水利与建筑工程学报，2008，6(1)：6—9020406080100土压力强度／kPa[4】吉彬彬，张鹏某高速公路滑坡开挖填方前后稳定性数值分析[Jl工程地质计算机应用，2008，4：12．16图9数值模拟水平土压力随墙高分布(b=1．OH)[5]程宾，卢靖基TGeoStudio的边坡渗流场与应力场耦合分析[J]．1II西建筑从图8、图9可以看出，两种方法所得土压力分201O，36(