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加筋土挡墙的稳定性分析研究

杨正权  
【摘要】:加筋土挡墙具有良好的抗变形能力和抵抗地震动的能力,该项技术在我国也已得到了广泛应用。然而该项技术在工程中的运用仍带有较大的经验性,理论研究远远落后于工程实践。基于拉格朗日显式有限差分方法的FLAC程序的求解主要运用了离散模型方法、动态松弛方法、显示有限差分方法,这些技术的使用使得FLAC程序可以用相对较小的计算资源、快速而又准确地模拟岩土结构的破坏失稳过程和大变形问题,其内置的强度折减法尤其适用于土工结构的稳定性分析。 本文利用FLAC/2D4.0程序,采用强度折减法,进行了一系列的加筋土挡墙的稳定性分析,研究加筋土挡墙的失稳模式和破坏机理,希望能够在理论上对加筋土挡墙的设计和施工给出一些帮助。首先,研究了FLAC程序进行土工结构稳定性分析的合理网格密度,并分析了布筋方式和面板等对加筋土坡稳定性的影响;其次,作加筋土挡墙的稳定性分析,在数值上验证了加筋土挡墙的几种主要的破坏模式,并针对不同的破坏模式分析它们的破坏机理,将潜在滑裂面归一化为统一的数学形式,并对求解到的滑裂面进行数学拟合;第三,作加筋土挡墙稳定性分析中的参数敏感性分析及优化设计研究,分析各种因素对加筋土挡墙稳定的影响及其变化规律;最后,针对加筋土坡和挡墙的设计和施工,提出一些概念性的建议。主要的结论如下: (1) 对于加筋土坡,当加筋较短、较疏时加筋的效果不明显,随着加筋的加长和加密,土坡的安全系数逐渐提高,但是当加筋的长度和密度达到一定程度后,随着加筋的加长和加密,土坡的安全系数提高的幅度将越来越小; (2) 用数值分析的方法得到了加筋土挡墙的两种主要破坏模式,即倾倒破坏和旋转滑移破坏,发现旋转滑移破坏主要是由于挡土墙底部的拉筋发生屈服造成的,而倾倒破坏的破坏机理则是在于筋材与土之间的相对位移过大,筋材从土体之中拔出造成挡土墙的整体失稳的,加筋的布置方式,土体和筋材的材料特性是破坏模式的主要影响因素; (3) 认为以对数螺旋线加直线的方式来模拟挡墙的潜在滑裂面是合适的,挡墙的稳定安全系数和破坏模式相对应,挡墙发生旋转滑移破坏时的安全系数较高,而倾倒破坏时的稳定性较差,安全系数的大小与加筋的布置方式,土体和筋材的材料特性相关; (4) 挡墙的填料土体和拉筋的材料特性及拉筋与土间接触特性,对加筋土挡墙的稳定有不同程度的影响;面板对加筋土坡和挡墙的稳定有很大的影响,合理的布筋方式可以在注重工程质量的同时提高经济效益。


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