基于强度折减法的抗滑桩位置对边坡稳定性影响的数值分析-论文.pdf

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1、汪志刚，等：基于强度折减法的抗滑桩位置对边坡稳定性影响的数值分析·85-DOI：10．13379／j．issn．1003—8825．2014．04．18基于强度折减法的抗滑桩位置对边坡稳定性影响的数值分析汪志刚，朱苦竹，咸玉建(桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林541004)摘要：在滑坡治理中，抗滑桩仍是较为有效且应用较多的边坡加固方法。由于抗滑桩在边坡中的位置不同，其对边坡的稳定性影响效果也不同。通过三维数值模拟，分析了边坡中桩位与安全系数的关系。分析结果表明：抗滑桩位置改变，对安全系数有较大影响，中部影响较大，沿坡向向两边影响变小，且离边坡中部越远

2、，其影响幅度越小。关键词：强度折减法；抗滑桩位置；边坡稳定性；数值模拟中图分类号：U416．14文献标志码：A文章编号：1003—8825(2014)04—0085—050引言边坡稳定性的加固效果及与桩位变化影响的三维数随着我国高速公路网、铁路网以及大型水电等值模拟分析。基础设施的陆续展开，分析边坡变形破坏与治理工ABAQUS6．10版软件，是国际上功能最强的大程将有现实意义和实用价值。型通用有限元软件之一，拥有能够真实反映土体性现阶段，边坡稳定性分析方法大致可归纳为三状的本构模型，具有强大的接触面处理功能来模拟类：一是极限平衡法，包括简化毕肖普法、瑞典地与

3、结构之问的脱开、滑移等现象，其前、后处理条分法等；二是数值分析法，包括有限元、边界元、以及各种非线性计算功能，对岩土工程有很强的适颗粒流等；三是概率法。应用最广泛的仍是极限平用性，为本文的边坡稳定非线性有限元数值分析的衡法，但由于传统的极限平衡方法在搜索危险滑动可靠性和计算精度提供了有力的保证。通过抗滑桩面以及相应的稳定安全系数时采用了过多的简化，位置对边坡稳定性影响的数值分析，获得了边坡中所以，在研究含有抗滑桩的边坡的安全系数和危险桩位与安全系数的关系，供类似工程参考。滑动面时，采用这种分析方法就有一些地方不甚合理。1强度折减法基本原理目前常规的有限元数值

4、方法，结果只能得出边强度折减法分析边坡稳定性的破坏标准是采用坡的应力、位移和塑性区，而对分析边坡很重要的解的不收敛，即在规定的收敛准则下其算法不收敛，边坡危险滑动面以及相应的安全系数却无法给出。表示此时的应力分布状况不能满足边坡土体的破坏这种情况下，强度折减有限单元法随着岩土材准则和总体平衡要求，即出现破坏。料的非线性弹塑性有限元计算技术及接触面单元技计算中事先假定不同的强度折减系数F，，如术的发展应运而生，尤其是在研究抗滑桩对边坡的式(1)、式(2)。加固和桩土之间的相互作用方面，近来受到国内外C=c／F，(1)工程人员的广泛关注。=aretan(tang

5、o／F)(2)本文运用强度折减有限单元法，分析抗滑桩对式(1)、式(2)中：C，是土体所能够提供的黏聚力和内摩擦角；c，是土体折减后的黏聚力和内摩擦收稿日期：2013—1o一28角；F是强度折减系数。基金项目：国家自然科学基金(41102202)；广西教育厅科研项目数值分析过程中，初始的折减系数值F取足够(2008LX281)小，以保证以一个近乎弹性的问题开始分析。之后，作者简介：汪志刚(1988一)，男，江西贵溪人。硕士研究生，主要从事岩土工程研究。E-mail：wzsO8h@163．corn。逐渐增大F的值，折减后的抗剪强度参数随之减路基工程·86·Su

6、bgradeEngineering2014年第4期(总第175期)小，通过对边坡反复分析，部分单元先开始屈服，不同的准则得出不同的安全系数。本模拟中，土体应力重新分布到单元之间，特征部位的局部变形发部分使用20节点六面体单元，桩也采用20节点6展；当到某一个临界状态时，在虚拟的折减强度时单元，本构模型采用莫尔一库仑准则。模型的6整个坡体产生失稳。在坡体整体失稳前的折减系数个参数中：E，对边坡单元的变形具有影响较大；值，即实际抗剪强度与虚拟破坏时折减强度的比值，，C和对安全系数影响较大；主要反映的是土的就是边坡的安全系数F。剪胀性，一般当小于30。时，趋近于0

7、。莫尔一使用强度折减法无需事先假定滑裂面，能直接库仑准则作为屈服函数，其式为得出边坡的安全系数，还可得到边坡内部各单元的=(c0s0一0si)一(÷)in，_应力一应变和破坏位置等相关情况。此处定义的强度折减法的安全系数，与极限平衡法所定义的边坡cc0s(3)安全系数，在本质上是一致的。式中：f为屈服函数；为罗德角；=1sin～·目前，判断土坡达到临界破坏的评价标准，主要有以下几种：(一鲁)，(一詈≤≤詈)；，1'J，J，分别是有(1)以数值计算是否收敛作为评价标准，与有限元的算法有关。效应力张量的第一不变量、有效应力偏量的第二不(2)以特征部位的位移曲线的

8、拐点，作为评价变量和有效应力偏量的第三不变量；C，分