边坡工程长短组合抗滑桩的简化模拟与快速优选

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1、边坡工程长短组合抗滑桩的简化模拟与快速优选陶熹盛建龙吴明辉武汉科技大学资源与环境工程学院摘要：长短组合抗滑桩是一种新型不等长支护结构，目前理论研究与应用都很少。为了对长短组合抗滑桩的不同设计方案进行快速分析和优选，尝试使用等效刚度法进行二维数值模拟，与三维模拟结果做对比分析，并利用层次分析法快速优选方案。关键词：长短组合抗滑桩;等效刚度;边坡稳定性;层次分析法;作者简介：陶熹（1990-）,男，湖北武汉人，硕士研究生，研究方向岩土工程，Email:459219315@qq.com。收稿日期:2017-03-16SimplifiedSimulati

2、onandRapidOptimizQtionoftheLong-shortAnti-slidePileinSlopeEngineeringTAOXiSHENGJianlongWUMinghuiSchoolofResourceandEnvironmentaiEngineering,WuhanUniversityofScienceandTechnology;Abstract：Thelong-shortanti-slidepileisanewtypeofsupportstructurewithunequallength,andtherearefewth

3、eoreticalresearchandapplicationofthisanti-slidepileatpresent.ForthepurposeofrapidanalysisandoptimizationonthedifferentdesignsofIong-shortanti-slidepile,theequivalentstiffnessmethodwasattemptedtousefortwo-dimensionalnumcricalsimulation,andtheobtainedresultswerecomparedandanaly

4、zedwiththeresultsofthree-dimensionalsimulation.Moreover,analytichierarchyprocesswasusedforrapidoptimizationschemes.Keyword：Long-shortanti-slidep订e;Equivalentstiffness;Slopestab订ity;Analytichierarchyprocess;Received：2017-03-16抗剪强度折减法自1975年被Zicnkicwicz等［1］提岀后,就广泛应用于边坡稳定性分析。而Gri

5、ffiths等止1以有限元强度折减法对二维和三维边坡的稳定性进行数值分析，证实了边坡稳定性有限元法的有效性和优越性。随着计算机技术的发展，利用计算机对边坡稳定性进行有限元分析越来越方便快捷。设计抗滑桩时，无法直接通过土体数据计算得到具体尺寸，通常是根据经验拟定再进行验算，数值模拟是很有效的辅助分析手段。当滑坡走向较长时或均质边坡，一般可将其等效为平面应变问题，采用二维计算方法进行稳定性分析，设置了等长等间距排布抗滑桥的边坡也容易转化为二维问题进行分析。大量研究表明，二维分析方法理论较为成熟、方便快捷，且与三维分析的结果区别不大，能够满足工程实际需

6、求。但是，为了节省材料而设置了长短组合抗滑桩的边坡，因其等间距不等桩长的支护结构要进行二维分析较为困难，模拟分析结果作为工程实际的参考应当简单准确，为此针对一简单算例运用二维计算方法进行了稳定性分析，与三维模拟结果做对比，并运用层次分析法进行快速方案优选。1边坡计算模型引用年廷凯等Iil、CAI等固的典型边坡模型，边坡桩-土体系见图1,边坡坡体的水平长度为15m,前缘长度为10m,后缘长度为15m,坡高和地基深度均为10m,边坡的坡度为1：1.5。根据年廷凯等回的研究，把桩设置在Lx=7.5m处，即坡面屮间位置时，桩-边坡体系可以获得最大的安全系

7、数XZ1为计算简便固定在坡面中部设桩。支护结构采用新型长短组合抗滑桩，其排桩形式为一长一短等间距交替排列，桩顶用连梁连接起来。图1计算模型侧、平面下载原图抗滑桩-边坡土的材料参数列于表lo表1边坡桩-土材料参数下载原表2建立模型为比较二维模拟结果与三维模拟结果，尽量排除其他因素干扰，两种模拟采用同一软件的同一计算方法。视抗滑桩为理想线性弹性体，本构模型选用服从莫尔-库伦破坏准则与非关联流动法则的理想弹塑性模型。边坡的失稳依据以数值迭代不收敛并结合坡面特征点位移突增固为标准，且将得到的强度折减系数作为边坡稳定安全系数。强度折减参数的表达式为：式中，

8、c‘和（1）'为土的实际抗剪强度参数;srf为强度折减系数;和er为土体实际发挥的抗剪强度参数。边界条件为边坡土体侧面四周采用法向位移约