土工數(shù)值方法分析加筋邊坡等土體穩(wěn)定問題的研究.pdf

1、土坡穩(wěn)定分析是土力學(xué)的經(jīng)典課題。建立在極限平衡理論基礎(chǔ)上的極限平衡法是工程上最早采用和最廣泛應(yīng)用的穩(wěn)定性分析方法，人們對之已積累了豐富可靠的經(jīng)驗(yàn)，但這一方面也存在需要進(jìn)一步研究和完善的問題。目前隨著我國公路建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，經(jīng)常要在軟土地基上修筑路堤。排水固結(jié)法和土工格柵加筋是處理堤壩軟基的行之有效的方法。但目前土工合成材料加筋加固的機(jī)理還不十分明確，理論研究仍落后于工程實(shí)踐。 本文嚴(yán)格按照工程力學(xué)概念和土體極限平衡原理，推導(dǎo)了土

2、體破壞時(shí)滿足靜力平衡條件和土體屈服條件的力的平衡方程和力矩平衡方程，進(jìn)而討論了極限平衡問題的解題方法。給出了均質(zhì)土坡穩(wěn)定、加筋邊坡和地基破壞的承載力計(jì)算公式的一般分析方法。對于對數(shù)螺旋型滑動(dòng)面，驗(yàn)證了安全系數(shù)的精確計(jì)算公式。給出了土體應(yīng)力場破壞的力學(xué)概念并推導(dǎo)了方程式，并運(yùn)用水平條分法和平面—對數(shù)螺旋面組合滑動(dòng)面討論了土壓力計(jì)算。 由于極限平衡理論在分析土體穩(wěn)定問題時(shí)假設(shè)土體為剛性體或剛塑性體，不能給出土體的變形。本文又采用彈塑

3、性有限元方法對一加筋路堤進(jìn)行分析，土體采用Mohr-Coulomb模型，土工格柵采用彈性模型，看作是一種不能受壓只能受拉且抗彎剛度為零的柔性材料，并在土與加筋材料的接觸面處設(shè)置了接觸面單元，以模擬土與加筋材料的相互作用特性。通過對比路堤在加筋和不加筋兩種情況下的沉降大小、不均勻沉降的分布、側(cè)向位移以及土體中的應(yīng)力水平，指出了加筋能夠減小路堤的沉降量、不均勻沉降和側(cè)向位移，提高整體穩(wěn)定性，減少路堤的變形發(fā)展。并分析討論了筋材的模量和土與土