郑颖人-基于有限元强度折减法的抗滑桩设计计算新方法.ppt

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1、基于有限元强度折减法的抗滑桩设计计算新方法重庆市地质灾害防治工程技术研究中心中国人民解放军后勤工程学院教授郑颖人介绍几个实用问题：１三种安全系数定义强度储备安全系数边坡体的垂直条分和受力分析2超载安全系数破坏时强度比实际强度低几倍减少抗滑力3只增大下滑力不增大抗滑力方法坡角/(°)303540455090Spencer法1.551.411.31.21.120.64强度储备安全系数有限元强度折减1.561.421.311.211.120.65强度储备安全系数增大重力荷载的超载储备安全系数2.842.061.651.41.210.55表2滑坡推力计算结果增大下滑力安全系数为传递系数法显示

2、解采用２国内外常用稳定分析方法的比较与分析编号计算方法算例边坡1算例边坡2FF1非严格解法瑞典法1.28032简化Bishop法1.49693简化Janbu法1.31741.33674陆军工程师团法1.74731.43465罗厄法1.56631.40796不平衡推力法隐式解1.48661.41157严格解法Spencer法1.50331.37048Morgenstern-Price法1.50191.36649严格Janbu法1.4980不收敛10Sarma法（Ⅱ）1.50351.361811Sarma法（Ⅲ）1.50231.3616结论建议采用Morgenstern-Price法、Sa

3、rma法、Spencer法严格Janbu法常不收敛，一般不采用采用简化Bishop法（用于圆弧滑面）采用不平衡推力法隐式解（用于非圆弧滑面）3.关于不平衡推力法显示解显示解较隐式解多作了一个假设，令传递系数中安全系数为1，不需迭代计算方便计算安全系数误差较大，有时很大。偏于危险计算滑坡推力偏大，是当前滑坡计算中安全系数低的原因安全系数1.15相当于1.25~1.3结论：不采用显示解，2004年后颁布规范，大部分已修改。滑面形成示意图三种方法的稳定系数曲线滑面倾角越大，隐式解与显示解误差增大计算简图倾角大于10度作修正修正办法：作圆弧，增加条分有限元极限分析法经典极限分析法适用工程设计但

4、适应性差有限元法适应性广,但无法算安全系数有限元极限分析法,既适用于工程设计,且适应性广特别适用于岩土工程设计（边(滑)坡、地基、隧道）有限元极限分析法的原理两种安全系数定义强度储备安全系数边坡体的垂直条分和受力分析超载安全系数两种有限元极限分析法有限元强度折减法不断降低岩土C、值，直到破坏。有限元增量加载法（超载法）不断增加荷载，直到破坏。（3）有限元强度折减法的优越性。a.具有有限元法的一切优点；b.能算出无支护情况下边坡滑动面与稳定安全系数。滑动面为一局部塑性应变剪切带，在水平位移突变的地方.c.能对有支护情况下边坡进行稳定性评价。不加锚杆时的塑性区加锚杆时的塑性区边坡稳定安全系

5、数为1.1有锚杆支护时安全系数为1.5d.能根据岩土介质与支挡结构共同作用计算出支挡结构的内力。e.能模拟施工过程。整体失稳判据、强度准则的推导、提高计算精度。应用范围：二维-三维；均质土-节理岩体；稳定渗流-不稳定渗流；边坡、地基-隧道；寻找多个潜在滑面，支挡结构设计，计算机仿真现场试验。(4)研究现状5.4具有两组平行节理面的岩质边坡算例两组方向不同的节理，贯通率100%，第一组软弱结构面倾角30度，平均间距10m，第二组软弱结构面倾角75度，平均间距10m.材料名称重度弹性模量泊松比内聚力内摩擦角kN/m3MPaMPa度岩体25100000.21.038第一组节理17100.30

6、.1224第二组节理17100.30.1224表5.4.1计算采用物理力学参数表5.4.2计算结果计算方法安全系数有限元法（外接圆屈服准则）1.62有限元法（等面积圆屈服准则）1.33极限平衡方法(Spencer)1.36首先贯通的滑动面滑动面继续发展一、有限元极限分析法在抗滑桩设计中的应用抗滑桩的优点:抗滑能力强,施工方便,桩位灵活,费用较低抗滑桩设计中存在的问题:1、无法计算桩前抗力（假设为0或剩余抗滑力）2、无法计算推力分布规律3、不能进行桩长设计4、不能计算埋入式抗滑桩的推力与抗力5、不能计算多排抗滑桩与抗滑桩间距6、不能对锚拉桩、斜撑桩进行优化1、滑坡推力与桩前抗力的计算重

7、庆市奉节县内分界梁隧道出口处滑坡Ⅰ-Ⅰ断面，抗滑桩的截面尺寸为2.4m×3.6m。表1材料物理力学参数材料名称重度弹性模量泊松比粘聚力内摩擦角滑体土22100.352820滑带土22100.352017滑床26.160.28500039抗滑桩250.2按弹性材料处理采用实体单元模拟或梁单元模拟桩表2不同方法的滑坡推力与桩前抗力方法滑坡推力桩前抗力设计推力实体单元法539018303560梁单元法535017003650不平衡推力法（隐式解）54