何志勇
深圳市工勘岩土集团有限公司广东深圳518000
摘要:本文主要讨论了抗滑桩分布位置不同时,对滑坡位移变形的影响,并根据计算结果,得出当抗滑桩位于滑坡上部时,对滑坡的变形控制效果最佳。
关键词:滑坡;抗滑桩;变形;有限元
1前言
在边坡治理中,抗滑桩因其对边坡岩土体扰动小,治理效果好,是工程中一种常见的治理措施。对于抗滑桩设计,其在边坡中的位置选择对边坡的稳定性是非常关键的影响因素,位置选择不当时,非常容易导致出现“越顶剪出”或者被整体推倒等情况。另外,当抗滑桩被分配在边坡的不同位置都可以满足相关规范的稳定要求时,那么在抗滑桩工程量一致的前提下,当抗滑桩在某位置时安全系数最大,无疑是最优的方案。
针对滑坡治理中抗滑桩的桩位进行分析,保证桩位的合理选择使滑坡工程治理最为经济合理、安全可靠。本文采用FLAC3D软件,对抗滑桩分布位于边坡的上部、中部和中下部三种工况进行模拟分析,研究不同桩位与边坡的安全系数的关系,以及相应的位移变形情况,为选择合理的桩位选择提供一定的依据。
2分析方法
FLAC3D(FastLagrangianAnalysisofContinua)是由国外著名的Itasca公司研发推出的可以进行连续介质力学分析软件,是世界上应用较为广泛的岩土工程分析软件之一。FLAC3D可以模拟计算三维岩、土体极其他介质中工程结构的受力与变形形态,特别适用于大变形破坏的模拟以及分析渐进性的破坏和失稳状态。FLAC3D一共包含了12种岩土本构模型,共包含一个空模型、八个塑形模型和三个弹性模型,其中较为常用的有弹性(Elastic)模型、空(Null)模型和摩尔—库伦(Mohr-Coulomb)模型三种。其中在本文建模分析的过程中主要利用弹性模型和理想塑性模型这两种,弹性模型是指卸载后变形可以恢复的特性,其应力—应变曲线是线性的,本次模型中将对滑坡中的滑床和滑体设置为弹性模型,理想塑性模型是岩土本构模型中最为通用的,它主要适用于在剪应力下屈服,并且剪应力只由最大和最小主应力决定,同时第二主应力对屈服无任何影响的材料。在建模分析中滑面则会设置为理想塑性模型,用以模拟滑面相对于滑床的相对变形状况,以此对滑面的安全系数进行求解计算。FLAC3D在计算模式上共包含5种,分别为蠕变、渗流、静力、动力以及热力学,在进行工程力学模拟时可以相互交叉耦合,FLAC3D在后处理计算方法上拥有一些突出的优点:
(1)计算中采用了“混合离散化”(MartiandCundall,1982)技术可对四面体应变率张量中的第一不变量进行调整,使得单元在体积变形上更加多变灵活,从而可以更为准确合理地对模型材料的塑性破坏和塑性流动进行模拟。
(2)采用动态松弛法,即动态运动方程对静态系统进行分析求解,解决了其他有限元软件无法对不稳定过程中存在的数值问题进行模拟的问题。
(3)采用了显式差分法对微分方程进行分析。线性和非线性这两种本构关系在应用显式差分法时在算法上没有差别,可以在得到应变增量的基础上非常容易求出应力增量的变化不平衡力等,并可以记录它们的演化过程。
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5结论
1.在三种方案中位移分布有一个共同点是在支护布设的部位位移扩散有明显的减小,表明支护的施加对抑制滑体的位移有一定的作用。
2.抗滑桩位于滑坡上部时最大水平位移量最小,表明当支护布设于滑坡的上部时,可以有效地抑制滑坡上部的位移,对减小滑体的最大位移量效果最为明显。
3.抗滑桩位于滑坡上部时的最大水平位移量位置由上部转移至中部,抗滑桩位于滑坡中部和中下部时则无明显变化,分析认为由于抗滑桩是一种在抑制变形上效果较好的支护措施,因此在最大位移量的区域布设抗滑桩,可以有效地减小滑体的最大位移量,对滑体的变形控制最为有利。