土工格室生态边坡稳定性数值模拟分析

针对土工格室柔性护坡技术的前期阶段,经常出现边坡整体失稳这一问题,利用ABAQUS建立边坡-土工格室-铆钉之间相互作用的三维有限元模型,采用强度系数折减法,以边坡坡顶的位移突变作为边坡失稳判断的标准,将计算所得到的不同铆钉分布情况下土工格室防护边坡的稳定安全系数进行比较,并在降雨条件下模拟分析了生态边坡稳定性的变化情况.计算结果表明:土工格室通过控制塑性区的发展很好地提高了边坡的整体稳定性;在格室中添加铆钉以及减小铆钉的分布间距均可有效地提高边坡的稳定性,而铆钉长度的作用效果则不明显;格室可减小降雨对土体更深部位的影响,达到应力重新分布的作用;边坡在降雨条件下最大水平位移发生在坡脚,降雨入渗将明显改变边坡塑性区的发展状况.     

土工织物加筋法加固软基边坡的效果分析

通过构造软基边坡概化模型,利用有限元软件PLAXIS分析土工织物在不同软基深度下边坡中的加固效果,主要将整体安全系数、竖向位移与水平位移进行对比分析,分析结果表明土工织物加筋法,可明显提高边坡的整体稳定性、减小地基的不均匀沉降和限制侧向变形.当软基厚度较薄时,土工布的铺设可大大提高边坡的整体稳定性,但是位移的减小程度不明显;对于软基厚度较大,加固效果与软基厚度较薄时恰好相反;而且,多层土工织物的铺设对于边坡稳定性的提高并不明显.     

基于加筋路基中筋材应力性状的土工格室改进铺设方法

确定土工格室加筋路基中筋材内部的应力性状是控制工程成本、有效发挥土工格室加筋作用的关键因素。首先通过室内试验确定高强土工格室材料的应力-应变关系并以此确定其本构模型,而后基于ABAQUS有限元软件,采用分离式分析法分别建立土工格室及路基的计算模型,对多层土工格室加筋路基进行有限元分析。通过添加土工格室前后情况对比,改变土工格室的加筋层数进行分析,研究不同铺设层数的土工格室对路基沉降及侧向位移的影响。通过分析多层土工格室加筋路基内部筋材的拉应力性状,提出一种改进的铺设方法,并建立了有限元模型进行验证。结果表明:添加土工格室能够有效限制路基沉降及侧向位移,使路基的整体稳定性得到提高,具体表现为铺设1层土工格室时,路基中线处的竖向位移可减小36.2%,坡脚处的水平位移可减小74.8%,且路基的稳定性与土工格室铺设层数呈正相关。土工格室筋材内部拉应力由路基中线向路基两侧呈逐渐减小的趋势,在路基边缘位置已趋于零。采用多层土工格室加筋时,最底层的土工格室和最上层的土工格室承受较大的拉应力。在此规律的基础上,采用改进的土工格室铺设方法,在最大节约30%筋材的前提下,可取得大致相同的加筋效果。     

铁尾矿砂路基沉降及稳定性数值分析

为评价包边土和土工格栅处置铁尾矿砂路基的效果,充分认识铁尾矿砂填筑路基的适用性,并提高其利用率,对4种工况的铁尾矿砂路基(6m填高)的沉降和稳定性进行有限元数值计算。4种工况分别为:无包边土,无土工格栅(工况Ⅰ);有包边土,无土工格栅(工况Ⅱ);有包边土,包边土与铁尾矿砂交接处铺设三向土工格栅(工况Ⅲ);有包边土,满面铺设三向土工格栅(工况Ⅳ)。研究结果表明:工况Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的最大工后(600d)沉降分别为19.547、19.711、19.540、18.298cm;固结阶段路面顶面中央处的沉降以工况Ⅳ最小,工况Ⅱ最大;最大水平位移发生在坡脚下7~8m处,其次发生在土路肩边缘处,坡脚下水平位移向路基外侧发展,而土路肩处水平位移向路基内侧发展;工况Ⅳ潜在滑移面贯穿至基底5m深度处,工况Ⅰ潜在滑移面位于路基边坡上,其抵抗滑移的能力最差;同时满面铺设土工格栅和设置包边土对提高路基稳定性的效果最为明显,安全系数可提高0.9;铺设土工格栅可有效减小铁尾矿砂路基顶面边缘的侧向位移,对有效预防路基路面纵向开裂具有积极作用,但其不能有效减小基底侧向位移;黏土包边提高了铁尾矿砂路基的稳定性,但加大了路基的不均匀沉降;设置包边土和铺设土工格栅的处置措施对提高填方边坡稳定性效果比减小沉降效果明显。     

高强格室和格栅格室加筋地基的试验对比

分别对纯砂地基、整体插接式高强土工格室加筋地基和格栅格室加筋地基进行了室内模型试验.通过对比荷载-沉降曲线、地表位移曲线、格室变形以及破裂面的滑移等,研究了整体插接式高强土工格室和格栅格室对加筋地基受力性能的影响,初步分析了2种格室加筋地基的加固机理和破坏模式.试验结果表明,与纯砂地基相比,整体插接式高强土工格室和格栅格室均能有效提高加筋地基承载力,减小地表位移,均化地基中的应力分布,其中格室的最优加筋宽度约在4倍基础宽度.对整体插接式高强土工格室和格栅格室加筋地基进行对比发现,格栅格室组成的筋土复合结构的整体性更好,刚度更大,能更好地约束砂土的侧向滑移,延缓地基中破裂面的出现,进而能更好地提高地基承载力,减小沉降.虽然整体插接式高强土工格室条带的强度较大,但容易在节点处出现沿次要受力方向上的撕裂性破坏,因此需要进一步加强节点强度,改进节点形式.     

土工格栅加筋高路堤边坡稳定性的弹塑性有限元分析

在研究路堤填土施工过程和土体的非线性应力应变关系的基础上, 建立了土工格栅加筋高路堤边坡的有限元分析模型, 并利用该模型对土工格栅加筋高路堤边坡的受力情况、位移和破坏机理进行研究, 分析土工格栅的长度、刚度以及铺设间距等参数对路堤变形的影响. 实验结果表明, 选择模量高, 延伸率适宜的土工格栅对减少路堤侧向位移和提高高路堤的稳定性具有明显效果;随着路堤填土高度的增加, 每层土工格栅所受拉力的最大峰值逐渐移向路堤内部;土工格栅所受的拉力从下往上逐渐减小, 最大拉力出现在堤底第2层上;当路堤边坡较陡时(坡率为1:m, m≤1.0), 土工格栅的加筋长度宜取5.5～8 m;土工格栅的铺设间距宜为60 cm.     

土工格室柔性搭板处治桥头跳车影响因素分析

运用有限元软件ABAQUS研究了加筋前后路堤顶部竖向位移和坡脚下地基的水平位移,分析了土工格室模量、填料参数、柔性搭板布置间距、布置层数和路堤高度等因素对路堤位移的影响。结果显示:土工格室柔性搭板体系能够有效减少路桥过渡段不均匀沉降,且当增大土工格室的弹性模量或增加布置层数时,将显著改善处治桥头跳车的效果。     

土工格室加固边坡稳定性参数分析

土工格室边坡防护是一种绿色、经济、高效的防护方式。针对土工格室加固边坡的稳定性问题,结合浅层稳定性和深层稳定性两方面综合评价土工格室加固效果。首先考虑土工格室、铆钉及植物根系的作用,重点围绕裸坡、仅铺设格室和格室植草三种工况开展研究,建立了降雨条件下土工格室加固边坡浅层失稳模型和深层数值模拟模型。进一步进行参数敏感性分析,全面研究了边坡坡度和坡长、土工格室尺寸和强度、植物根系密度等参数对浅层抗滑安全系数和深层稳定安全系数的影响。研究结果表明,仅铺设格室和格室植草分别能提高浅层抗滑安全系数1.07和1.33,效果十分显著,对深层稳定性提高效果相对不明显;各参数中,坡角、格室高度、格室焊距和植草密度对土工格室加固边坡稳定性有着重要影响,研究可为土工格室加固边坡优化设计提供参考。     

基于强度折减法的土工格室加筋路堤稳定性分析

由于加筋复合路堤分析中难以直观看到筋材的参数改变对整个工程的稳定性贡献,为了更加深入了解土工格室加筋的效果,设计用有限元分析软件结合强度折减法(strength reduction method,SRM)对一个二级公路路堤进行数值计算.首先,对三维建模的不加筋路堤进行SRM计算,再用极限平衡方法验证,两种方法得到的结论吻合.这表明更接近实际情况的三维路堤边坡建模分析方法适合在复杂的加筋工况中使用.然后,用此方法分析了铺设土工格室后的路堤稳定性,通过改变土工格室的焊距、埋深、高度、铺设层数来探究材料参数因素与边坡安全系数之间的规律.结果表明,土工格室材料可以起到提高路堤整体稳定性的作用,其中焊距较小、高度较高的土工格室的加筋效果较明显;多层加筋的路堤被破坏时会形成多弧段的破裂面.     

不同加筋形式的沿海高速公路拓宽路堤现场试验与数值分析

为了了解沿海高速公路路堤拓宽过程中的受力变形规律,通过拓宽路堤现场试验与数值分析,分析了施工过程中两种不同加筋形式对新路堤深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形的影响并通过数值模拟进一步探讨了路堤拓宽过程中的受力变形规律。结果表明：随着填土高度的增加,K2130+590段和K2130+620段的深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形也随之增大,其中K2130+590段路堤顶部、底部的最大侧向位移与K2130+620段相比分别减小了31.83%、76.98%,且路中处最大沉降与K2130+620段相比减小了40.51%,而两个试验段格栅累计变形相差不大,基本保持一致;通过综合考虑K2130+590段与K2130+620段的深层侧向位移、地表累计沉降及格栅累计变形,建议采用格栅与格室的组合加筋形式。同时发现最大剪应变增量随着新路堤填土高度的增加而增大,新旧路堤最有可能沿台阶处发生滑移破坏,故为了拓宽路堤的稳定与安全,建议增强新旧路堤台阶处的连接强度,以此保证加筋新旧路堤结构的整体稳定性。     

兰新铁路青海地区加筋土路堤边坡稳定性分析

以兰新铁路第二双线青海地区路基工程为研究对象,应用有限元数值模拟分析法对其进行研究。通过拟定几何尺寸、确定设计参数及边界条件后构建加筋土路堤有限元模型,并对有、无加筋材料的路堤边坡和影响加筋土边坡稳定性的因素两方面对比分析后,得出相关结论。模拟分析表明,有加筋土的路堤边坡水平最大位移明显减小且安全系数较高;加筋材料的长度和层间距对边坡稳定性有一定影响,两者均有一最佳值。     

筋材布设方式对加筋土挡墙动力响应的影响

针对目前加筋土挡墙设计和施工中筋材布设方式大多为等长形的问题,提出一种倒梯形的筋材布设方式,并基于挡墙位移分区理论和有限差分Flac^3D数值模拟,建立加筋土挡墙三维分析模型,探讨不同峰值加速度下3种加筋土挡墙对位移、水平土压力、筋材拉应力及潜在破裂面的影响。结果表明,随峰值加速度增大,挡墙位移逐渐增大,同一荷载作用下,改变筋材布设方式,侧向水平位移减少9.3%,竖向沉降减少5.3%;3种形式挡墙水平土压力相差不大,最大水平土压力分布在挡墙的中下部;筋材拉应力随峰值加速度的增大,沿墙高从单峰型转化为双峰型分布,最大值位于挡墙中下部;潜在破裂面填土区破裂带的形状与筋材的布设方式有关。所提出的倒梯形筋材布设方式对加筋土挡墙的抗震效果更好,可为施工设计中加筋土挡墙筋材布设提供参考。     

四川盆地红层高填路堤沉降及稳定特性分析

川渝地区公路工程建设中,常形成红层高填路堤,其沉降及稳定特性决定了工程安全及质量。以乐山至西昌高速公路某处取样,室内测得红层填料物理力学参数后,考虑粒度分布、干湿循环、填方高度和边坡坡度,通过有限元数值试验探讨红层高填路堤施工过程中的沉降及稳定特性,然后利用极差分析获知各因素的作用效应主次。结果表明：路堤沉降具有累积效应,路堤坡面下方土体受偏压影响,最终体现为竖直向越靠近路堤顶面沉降量越大,水平向越靠近坡面沉降量越小;路堤填筑过程中,坡体内逐渐形成滑移曲面,边坡临界失稳高度受路堤材料和几何尺寸等因素影响;填筑完成后,各因素对路堤沉降量的影响主次为：路堤填高>边坡坡度>粒度分布>干湿循环,对滑移曲面至坡面最大距离的影响主次为：路堤填高>干湿循环>边坡坡度>粒度分布     

带加强节点土工格栅加筋路堤动力响应的颗粒流分析

采用基于离散元理论的颗粒流软件建立了路堤二维数值模型,研究了交通荷载下无筋路堤、普通土工格栅加筋和带加强节点土工格栅加筋路堤的不同动力响应.通过比较不同工况的位移矢量图和颗粒接触力分布情况,发现由于加强节点的存在,带加强节点的土工格栅比普通土工格栅能更有效地减少路堤顶部的累积沉降,限制边坡的隆起;相比无筋路堤,加筋路堤的加载板正下方颗粒接触力集中形成柱状承载结构,能够有效地将上部荷载均匀传递给下部土体.     

黄土高填方边坡的稳定性影响因素及其变形规律

根据西北某路段黄土高填方边坡工程项目,运用 PLAXIS 3D 软件建立多级高填方边坡三维有限元模型,研究了填料、填土边界、坡度以及卸载平台的改变对边坡稳定性的影响.并根据边坡在分步填筑情况下各级边坡坡顶、坡面、坡脚的竖向位移及水平位移,分析了各级边坡最危险点的分布规律及整体边坡变形趋势.结果表明:填料黏聚力、内摩擦角是影响高填方边坡稳定性的关键性因素.降低填土与原状土体边界处台阶高度、加深台阶宽度、降低坡度以及加宽卸载平台,均可提高边坡的稳定性.较低处边坡施工期间竖向位移突变大,水平位移突变较缓慢;施工完成后变形情况均良好.较高处边坡施工期间竖向、水平位移突变大,分布不均匀;施工完成后固结沉降时期长,变形量大;需在施工完成后着重加强高处的变形监测.研究结果确定了西北地区黄土高填方边坡的稳定性影响因素、变形趋势及发展规律,为进一步研究黄土高填土边坡的变形控制提供了科学依据.     

地形对黄土高填方路堤沉降的影响

以太原市太行路高填方路段为研究对象,通过沉降观测,研究黄土地区高填方路堤的沉降过程及其发展变化规律,从而了解到影响高填方路堤沉降的影响因素。由于该高填方路堤地形的特殊性,通过控制施工速率、填土高度、地基土质和填土容重等参数,通过对该路段工后沉降的观测,较好的研究了地形对高填方路堤沉降的影响。观测结果及分析表明:对于黄土地区高填方路堤,地形因素对沉降量的影响不容忽视。通过研究也为高填方路堤填筑方案的选取提供依据。     

高强土工格室加筋砂地基模型试验变形分析

高强土工格室采用新型U形钉节点, 材料抗拉强度为传统格室的10倍左右. 将土工格室置于地基, 形成土工格室结构层, 针对纯砂地基和不同格室焊距的土工格室加筋砂地基进行多组模型试验. 分析试验所得荷载-沉降曲线, 结果表明土工格室加筋能明显提高地基承载力,减少地基沉降. 在一定范围内, 格室焊距越小, 加筋效果越明显. 将Winkler弹性地基梁计算方法运用于高强土工格室加筋砂地基沉降计算中, 得出弹性地基梁的有限长梁解, 通过试验所得实测数据较为精确地确定了计算所需参数; 对比试验和计算结果, 给出了高强土工格室加筋砂地基结构层变形计算方法, 并且得出高强土工格室这一新型材料的相关计算参数.