曹磊　孟憲金　劉高啟

摘要：應(yīng)用有限元軟件對(duì)某一土工格柵加筋邊坡進(jìn)行有限元分析，對(duì)邊坡水平變形在加筋層數(shù)、筋材位置、筋材長(zhǎng)度、筋材模量發(fā)生變化時(shí)的規(guī)律開(kāi)展了討論。研究表明：筋材集中于邊坡中下部對(duì)邊坡水平位移所起到的約束作用較顯著；在一定范圍內(nèi)，增大加筋層數(shù)、筋材長(zhǎng)度與筋材模量都可以有效地減小邊坡水平位移。

關(guān)鍵詞：土工格柵；邊坡；有限元法；水平變形

1引言

隨著國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃的實(shí)施，隨之而來(lái)的是基礎(chǔ)設(shè)施等工程建設(shè)的蓬勃興起。在基建工程中存在大量的邊坡工程，而作為一種較為新型的邊坡加固方式，土工加筋受到越來(lái)越多的關(guān)注，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。對(duì)于加筋邊坡的加筋原理，中外學(xué)者都進(jìn)行了大量的研究分析。其中：Sommers等通過(guò)離心模型試驗(yàn)，研究了加筋土工布邊坡在坡頂施加荷載下的穩(wěn)定性；楊錫武等通過(guò)離心模型試驗(yàn)。對(duì)不同布筋方式對(duì)坡面?zhèn)认蛭灰萍拔灰茍?chǎng)等變形性態(tài)的影響進(jìn)行研究；Naeini等采用有限元對(duì)加筋與素土邊坡進(jìn)行了對(duì)比分析；Leshchinsky等應(yīng)用有限元程序分析土工格柵對(duì)于鐵路路基邊坡的效應(yīng)，結(jié)果表明格柵可以減小路基沉降與側(cè)向位移，使路基內(nèi)應(yīng)力分布更均勻；潘秋景等對(duì)不同工況下邊坡滑動(dòng)面位置及坡面水平位移進(jìn)行建模分析，計(jì)算了膨脹土邊坡內(nèi)部濕度應(yīng)力場(chǎng)；Low等推導(dǎo)出一種加筋路堤穩(wěn)定性的簡(jiǎn)便分析方法，分析得到加筋力能起到減小滑坡滑動(dòng)力矩的作用；常學(xué)寧在研究現(xiàn)行規(guī)范中加筋邊坡極限平衡理論分析方法的基礎(chǔ)上，提出了基于界面摩擦加筋機(jī)理、剪切帶加筋機(jī)理的邊坡整體穩(wěn)定分析模型。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，選取加筋層數(shù)、筋材位置、筋材模量3個(gè)主要影響參數(shù)，對(duì)加筋邊坡的水平變形進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)加筋邊坡的水平變形隨加筋層數(shù)、筋材位置、筋材模量改變而變化的規(guī)律進(jìn)行分析。

2計(jì)算模型及參數(shù)

2.1幾何模型

為研究加筋層數(shù)、筋材長(zhǎng)度、筋材模量對(duì)于邊坡變形性狀的影響，對(duì)某一土工格柵加筋邊坡進(jìn)行有限元分析。其中地基的厚度為6 m，邊坡高度H=12 m，邊坡的坡比為4：1，計(jì)算模型的尺寸見(jiàn)圖1（圖1（a）為素土邊坡計(jì)算模型尺寸，圖1（b）為7層加筋（工況H/6+H/4+H/3+5H/12+H/2+2H/3+5H/6處加筋）邊坡計(jì)算模型尺寸。本文采用PLAXIS二維巖土工程有限元軟件對(duì)不同加筋工況下邊坡水平位移變化進(jìn)行分析。有限元網(wǎng)格劃分見(jiàn)圖2。為了研究坡面水平位移在不同工況下的變化規(guī)律，在坡面從上到下的不同高度處共取5個(gè)有代表性的點(diǎn)，坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在邊坡左下角0（0，0）處，則這5個(gè)點(diǎn)從坡頂?shù)狡履_坐標(biāo)依次為A（13，18）、B（12，14）、C（11，10）、D（12，14）、E（10，6）。