加筋边坡变形特性研究及稳定分析模块研发

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土工加筋材料近二十年得到长足发展,材料性能优异、种类繁多,成为土工建筑物的常规技术,但在加筋机理的认识、设计理论,设计分析软件工具上还存在不少问题。研究不同工况下加筋边坡的变形特性,开发稳定分析算法是工程界亟待解决的问题。本文针对加筋边坡变形特性和稳定分析方法展开研究,基于极限平衡理论,研发加筋边坡稳定分析模块。论文主要进行以了下工作:(1)在广泛调研已有的加筋边坡模型试验、现场原位监测、数值模拟以及极限平衡法等的研究成果的基础上,总结已有的规律以及存在的问题。(2)采用有限元方法,研究加筋位置、加筋层数、筋材长度、筋材模量对边坡水平位移的影响。计算结果表明,筋材集中于边坡中下部对边坡水平位移所起到的约束作用较显著;在一定范围内,增大加筋层数、筋材长度与筋材模量都可以有效地减小边坡水平位移。(3)基于边坡稳定分析极限平衡理论,推导出加筋边坡通用条分法(GLE),以及加筋边坡简化毕肖普(Bishop)法与加筋边坡简化简布(Janbu)法。并应用所推导的通用条分法(GLE)对不同条件下边坡的稳定性进行对比分析。分析表明,随着边坡高度的增高,为保证边坡安全需增加拉筋带的抗拉强度;当拉筋带与水平方向夹角和土条底面与水平面的夹角相等时,拉筋带发挥的作用力对于边坡抗滑的贡献最大;当拉筋带位于边坡滑动面以内时,将起不到加筋的效果。(4)基于Zslope软件平台,研发可视化加筋边坡稳定分析模块。采用SLIDE软件算例以及Zornberg离心模型试验结果对所提方法的有效性进行了验证,并应用自行研发的加筋边坡计算模块,计算研究了加筋位置、间距、筋材长度与筋材抗拉强度对边坡临界滑动面及安全系数的影响。基于对计算结果的分析,提出加筋边坡的优化设计措施。
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