基于PLAC3D分级加筋高边坡的研究

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我国幅员辽阔,山地面积约占陆地面积的70%,山区人口占全国总人口的一半以上。同时山地区域集中了大量的资源,在可持续发展中,具有重要的战略意义。随着经济建设的快速发展,高填方工程为尽量减少对土地占用,通常采用加筋的方式来修建较陡的边坡。在一定程度上,既能预防地质灾害,又能提供安全避难平台,保障人民生命财产安全,更好的开发山地区域的资源。  以往对加筋边坡的分析研究主要集中在加筋参数上,如加筋长度、加筋间距等,很少涉及到边坡的分级,而实际加筋高边坡工程中,多采用分级加筋的方式来处理。为了更好的利用加筋土技术,同时又达到减少土方、节约占地、降低工程造价的目的,因此有必要将分级边坡和加筋高边坡结合起来,进行数值分析,分析研究分级加筋高边坡的应力应变,估算分级加筋高边坡的受力变形情况,为高边坡工程的分级及加筋处理提供一些建议。  本文运用FLAC3D有限差分软件,对分级加筋高边坡进行了数值模拟,首先建立了无级边坡、分级边坡,分析对比了边坡安全系数、位移等,得出分级边坡优于无级边坡。之后加入土工格栅结构单元,建立了无级加筋边坡和分级加筋边坡,分析对比了边坡安全系数、位移等,得出分级加筋边坡优于无级加筋边坡。实际边坡工程中,应优先选择分级加筋边坡。  之后建立多个分级加筋边坡,通过改变土工格栅长度、土工格栅间距、土工格栅弹性模量、土弹性模量、加筋边坡分级位置、加筋边坡分级长度,分析研究分级加筋高边坡的受力特性,得出:  1)分级加筋边坡的安全系数随着筋长的增加而不断增大。如果土工格栅长度过小,小于无筋分级边坡的潜在滑移面,土工格栅可能会随潜在滑移面土体整体下滑,起不到明显的加固效果;如果土工格栅长度过大,虽然加固效果良好,但施工困难,工程造价高等,也较少采用。因此,在实际边坡工程中,应合理选取土工格栅长度,这样既对土体产生了良好的加固效果,同时又能达到节省造价的目的。  2)分级加筋边坡的安全系数随着筋材间距的减小而不断增大。但筋材间距变化会引起土工格栅应力最大值的变化。实际工程中,应加以分析。  3)随着土工格栅弹性模量的增大,分级加筋边坡中的土工格栅应力减小;实际工程中,分级边坡下部铺设土工格栅时,应选取弹性模量较大的土工格栅。  4)随着土弹性模量的增大,土工格栅应力减小。对于边坡位移,水平位移、竖向位移都随之减小,实际工程中,为更好的控制边坡位移,应选取弹性模量大的填土。  5)加筋边坡的分级位置,取加筋边坡中部时,分级加筋边坡的安全系数最大,效果最好,实际工程中,加筋边坡分级位置尽量取中部。  6)随着加筋边坡分级长度的增加,分级加筋边坡的安全系数变大,实际工程中,加筋边坡分级长度应尽可能长。
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