非线性强度准则下抗滑桩加固边坡稳定性极限平衡分析
发布时间：2021-11-23 04:49
考虑到现有极限平衡方法无法揭示非线性强度准则下抗滑桩加固边坡的作用机理,应用土压力理论简化抗滑桩与边坡滑体的力学计算模型,并根据力学平衡条件推导出抗滑桩桩侧有效压力。然后,基于瑞典法所得滑面应力计算式,由边坡安全系数定义建立非线性强度准则下抗滑桩加固边坡稳定性极限平衡解决方案。最后,通过工程实践验证本文解决方案的有效性。研究结果表明:岩土体非线性参数对边坡稳定性有着显著影响,且考虑岩土体非线性时需增加抗滑桩桩长才可确定边坡满足稳定性要求;抗滑桩布置于临近坡脚点位置有利于提高边坡稳定性,但应防止位于抗滑桩上方的边坡滑动体出现局部破坏。工程实例结果表明本文解决方案可有效应用于边坡抗滑桩加固设计。
【文章来源】：中南大学学报(自然科学版). 2020,51(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
边坡抗滑桩加固计算模式Fig.1Calculationmodeofreinforcementforslopereinforcedbyanti-slidepile
而，当剪切强度准则为非线性方程或超越方程(即非线性MC强度准则)时，则难以建立边坡安全系数的解析解。相较于传统极限平衡严格法，极限平衡瑞典法作为一种简化方法，其忽略了条块间的条间作用力增量而推导出边坡安全系数的计算公式，故所得结果较为保守。与此同时，由于瑞典法忽略了条块间的条间作用力增量，因此，其可获得滑面应力的显式计算公式，并可结合非线性强度准则来建立边坡安全系数的解析解。为此，基于瑞典法的力学分析模型，建立非线性强度准则下抗滑桩加固边坡稳定性极限平衡解。如图2所示，当竖直微条分abcd上不考虑条间作用力增量时，采用瑞典法，由力学平衡条件可推导得滑动底面正应力(σ)和剪应力(τ)的计算公式为：σ=[(1-kV)w+qy]cos2α+(Pjdx+qx-kHw)sinαcosα(7)τ=[(1-kV)w+qy]sinαcosα-(Pjdx+qx-kHw)cos2α(8)假设边坡滑动为剪切破坏，并服从一般非线性MC强度准则[2123]，则可知岩土体的剪切强度τf为τf=c0(1+σ-uσt)1/m(9)式中：c0为初始黏聚力且c0≥0，σt为单轴抗拉强度，且σt≥0；参数m(m≥1)反映土体剪切强度与土体所受正应力之间的关系，当m=1时，土体剪切强度与土体所受正应力的关系为线性关系(即线性MC强度准则)，而当m>1时，土体剪切强度与土体所受正应力的关系为曲线关系(即非线性MC强度准则)，且随着土体所受正应力的增大，土体剪切强度曲线趋缓。将式(9)绘成曲线，如图3所示。将式(9)转换?
切强度τf为τf=c0(1+σ-uσt)1/m(9)式中：c0为初始黏聚力且c0≥0，σt为单轴抗拉强度，且σt≥0；参数m(m≥1)反映土体剪切强度与土体所受正应力之间的关系，当m=1时，土体剪切强度与土体所受正应力的关系为线性关系(即线性MC强度准则)，而当m>1时，土体剪切强度与土体所受正应力的关系为曲线关系(即非线性MC强度准则)，且随着土体所受正应力的增大，土体剪切强度曲线趋缓。将式(9)绘成曲线，如图3所示。将式(9)转换为与线性MC强度准则一致的表达式，可得τf=ci+(σ-u)tanφi(10)式中：ci和φi分别为岩土体的瞬时黏聚力和内摩擦角。在式(10)中，ci和φi的计算式分别为：ci=c0(1+σ-uσt)1-mm[1+(m-1)(σ-u)mσt](11)tanφi=c0mσt(1+σ-uσt)1-mm(12)图2抗滑桩加固边坡稳定性极限平衡计算模式Fig.2Calculationmodeoflimitequilibriumanalysisonstabilityofslopereinforcedbyanti-slidpiles图3非线性MC强度准则示意图Fig.3DiagramofnonlinearMCstrengthcriterion2953
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于复合抗滑桩模型加固边坡稳定性分析[J]. 陈冲,王卫,吕华永. 岩土力学. 2019(08)
[2]分层填筑对桩-锚-加筋土组合结构加固边坡试验研究[J]. 李玉瑞,吴红刚,赖天文,牌立芳,赵金. 中国地质灾害与防治学报. 2018(06)
[3]抗滑桩加固边坡稳定性3维极限上限拓展分析[J]. 饶平平,赵琳学,刘颖,李林. 工程科学与技术. 2018(06)
[4]降雨条件下抗滑桩边坡三维稳定性分析[J]. 李宁,刘冠麟,许建聪,张利伟,李玉成,王晓. 中国地质灾害与防治学报. 2018(03)
[5]降雨入渗条件下抗滑桩加固边坡稳定性分析[J]. 郭震山,赵建斌,赵紫阳. 土木工程与管理学报. 2017(04)
[6]地震荷载下边坡抗滑桩桩土机理的三维模拟分析[J]. 冯永,谢飞亚,李旭光. 地震工程学报. 2017(01)
[7]基于M-P法的抗滑桩支护边坡稳定性分析[J]. 梁冠亭,陈昌富,朱剑锋,肖淑君. 岩土力学. 2015(02)
[8]抗滑桩加固边坡稳定性分析及其优化[J]. 王聪聪,李江腾,廖峻,郝瑞卿,刘博. 中南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[9]抗滑桩加固边坡三维数值分析中的几个问题[J]. 年廷凯,徐海洋,刘红帅. 岩土力学. 2012(08)
[10]抗滑桩预加固边坡的能量分析方法[J]. 谭捍华,赵炼恒,李亮,罗强. 岩土力学. 2011(S2)
本文编号：3513164
【文章来源】：中南大学学报(自然科学版). 2020,51(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
边坡抗滑桩加固计算模式Fig.1Calculationmodeofreinforcementforslopereinforcedbyanti-slidepile
而，当剪切强度准则为非线性方程或超越方程(即非线性MC强度准则)时，则难以建立边坡安全系数的解析解。相较于传统极限平衡严格法，极限平衡瑞典法作为一种简化方法，其忽略了条块间的条间作用力增量而推导出边坡安全系数的计算公式，故所得结果较为保守。与此同时，由于瑞典法忽略了条块间的条间作用力增量，因此，其可获得滑面应力的显式计算公式，并可结合非线性强度准则来建立边坡安全系数的解析解。为此，基于瑞典法的力学分析模型，建立非线性强度准则下抗滑桩加固边坡稳定性极限平衡解。如图2所示，当竖直微条分abcd上不考虑条间作用力增量时，采用瑞典法，由力学平衡条件可推导得滑动底面正应力(σ)和剪应力(τ)的计算公式为：σ=[(1-kV)w+qy]cos2α+(Pjdx+qx-kHw)sinαcosα(7)τ=[(1-kV)w+qy]sinαcosα-(Pjdx+qx-kHw)cos2α(8)假设边坡滑动为剪切破坏，并服从一般非线性MC强度准则[2123]，则可知岩土体的剪切强度τf为τf=c0(1+σ-uσt)1/m(9)式中：c0为初始黏聚力且c0≥0，σt为单轴抗拉强度，且σt≥0；参数m(m≥1)反映土体剪切强度与土体所受正应力之间的关系，当m=1时，土体剪切强度与土体所受正应力的关系为线性关系(即线性MC强度准则)，而当m>1时，土体剪切强度与土体所受正应力的关系为曲线关系(即非线性MC强度准则)，且随着土体所受正应力的增大，土体剪切强度曲线趋缓。将式(9)绘成曲线，如图3所示。将式(9)转换?
切强度τf为τf=c0(1+σ-uσt)1/m(9)式中：c0为初始黏聚力且c0≥0，σt为单轴抗拉强度，且σt≥0；参数m(m≥1)反映土体剪切强度与土体所受正应力之间的关系，当m=1时，土体剪切强度与土体所受正应力的关系为线性关系(即线性MC强度准则)，而当m>1时，土体剪切强度与土体所受正应力的关系为曲线关系(即非线性MC强度准则)，且随着土体所受正应力的增大，土体剪切强度曲线趋缓。将式(9)绘成曲线，如图3所示。将式(9)转换为与线性MC强度准则一致的表达式，可得τf=ci+(σ-u)tanφi(10)式中：ci和φi分别为岩土体的瞬时黏聚力和内摩擦角。在式(10)中，ci和φi的计算式分别为：ci=c0(1+σ-uσt)1-mm[1+(m-1)(σ-u)mσt](11)tanφi=c0mσt(1+σ-uσt)1-mm(12)图2抗滑桩加固边坡稳定性极限平衡计算模式Fig.2Calculationmodeoflimitequilibriumanalysisonstabilityofslopereinforcedbyanti-slidpiles图3非线性MC强度准则示意图Fig.3DiagramofnonlinearMCstrengthcriterion2953
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于复合抗滑桩模型加固边坡稳定性分析[J]. 陈冲,王卫,吕华永. 岩土力学. 2019(08)
[2]分层填筑对桩-锚-加筋土组合结构加固边坡试验研究[J]. 李玉瑞,吴红刚,赖天文,牌立芳,赵金. 中国地质灾害与防治学报. 2018(06)
[3]抗滑桩加固边坡稳定性3维极限上限拓展分析[J]. 饶平平,赵琳学,刘颖,李林. 工程科学与技术. 2018(06)
[4]降雨条件下抗滑桩边坡三维稳定性分析[J]. 李宁,刘冠麟,许建聪,张利伟,李玉成,王晓. 中国地质灾害与防治学报. 2018(03)
[5]降雨入渗条件下抗滑桩加固边坡稳定性分析[J]. 郭震山,赵建斌,赵紫阳. 土木工程与管理学报. 2017(04)
[6]地震荷载下边坡抗滑桩桩土机理的三维模拟分析[J]. 冯永,谢飞亚,李旭光. 地震工程学报. 2017(01)
[7]基于M-P法的抗滑桩支护边坡稳定性分析[J]. 梁冠亭,陈昌富,朱剑锋,肖淑君. 岩土力学. 2015(02)
[8]抗滑桩加固边坡稳定性分析及其优化[J]. 王聪聪,李江腾,廖峻,郝瑞卿,刘博. 中南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[9]抗滑桩加固边坡三维数值分析中的几个问题[J]. 年廷凯,徐海洋,刘红帅. 岩土力学. 2012(08)
[10]抗滑桩预加固边坡的能量分析方法[J]. 谭捍华,赵炼恒,李亮,罗强. 岩土力学. 2011(S2)
本文编号：3513164
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