分散式半剛性樁加固邊坡的理論與實(shí)踐3ppt課件

1、1CHANGI Geotechnical Engineering Group分散式半剛性樁加固邊坡的分散式半剛性樁加固邊坡的理論與實(shí)踐理論與實(shí)踐（有限元分析）（有限元分析）張信貴張信貴廣西大學(xué)設(shè)計(jì)研究院廣西大學(xué)設(shè)計(jì)研究院廣西南寧高圖設(shè)計(jì)咨詢有限公司廣西南寧高圖設(shè)計(jì)咨詢有限公司20192019年年1111月月 2CHANGI Geotechnical Engineering Group&一、引言一、引言&二、分散式半剛性樁加固邊坡的相關(guān)有限元理論二、分散式半剛性樁加固邊坡的相關(guān)有限元理論&三、全埋式分散式半剛性樁加固邊坡的三維分析三、全埋式分散式半剛性樁加固邊坡的三維分析

2、&四、埋入式分散式半剛性樁加固邊坡的三維分析四、埋入式分散式半剛性樁加固邊坡的三維分析&五、全埋式與埋入式的二維分析五、全埋式與埋入式的二維分析&六、結(jié)論與展望六、結(jié)論與展望目 錄3CHANGI Geotechnical Engineering Group1.1 1.1 研究?jī)?nèi)容及存在的問題研究?jī)?nèi)容及存在的問題1、利用ABAQUS有限元軟件及強(qiáng)度折減法技術(shù)，分別對(duì)全埋式、埋入式半剛性樁加固邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行三維有限元模擬。2、將三維模型簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問題，分別按樁土復(fù)合指標(biāo)和樁土分算指標(biāo)進(jìn)行模擬。研究?jī)?nèi)容：研究?jī)?nèi)容：?jiǎn)栴}：?jiǎn)栴}： 1、邊坡抗滑樁的本構(gòu)模型大都選視為剛體或彈

3、性體，本構(gòu)模型為線彈性模擬；而對(duì)于半剛性樁該如何選取本構(gòu)模型？ 2、邊坡中抗滑樁，剛性樁在強(qiáng)度折減法時(shí)其強(qiáng)度都不參與折減，半剛性樁在強(qiáng)度折減法中是否其強(qiáng)度也不參與折減？4CHANGI Geotechnical Engineering Group1.2 1.2 幾個(gè)概念幾個(gè)概念1、全埋式樁：樁作成全長(zhǎng)樁即做到地面。2、埋入式樁：樁作成半長(zhǎng)樁即不做到地面。3、樁土抗剪強(qiáng)度復(fù)合指標(biāo)：由復(fù)合地基中面積比法公式下式算得的加固區(qū)復(fù)合指標(biāo)。4、樁土抗剪強(qiáng)度分算指標(biāo)：樁、土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)分開取值。(1)cpscmcm ctantan(1)tancpsmm5CHANGI Geotechnical Engineer

4、ing Group2 2 分散式半剛性樁加固邊坡的有限元相關(guān)理論分散式半剛性樁加固邊坡的有限元相關(guān)理論接觸類型樁周樁端或樁頂法向接觸硬接觸硬接觸切向接觸罰摩擦無(wú)摩擦 2.1分散式半剛性樁及土體的本構(gòu)模型選取分散式半剛性樁及土體的本構(gòu)模型選取 均選為均選為mohr-coulomb彈塑性模型。彈塑性模型。 2.2分散式半剛性樁的樁土接觸問題分散式半剛性樁的樁土接觸問題有限元相關(guān)理論tan(0.75 ) 2.3 初始地應(yīng)力的平衡初始地應(yīng)力的平衡 在進(jìn)行有限元的模擬計(jì)算時(shí)，首先為土體定義一個(gè)初始應(yīng)力場(chǎng)，使其與施加重力后相平衡，此時(shí)土體單元有應(yīng)力而無(wú)位移，這就是初始地應(yīng)力平衡。6CHANGI Geote

5、chnical Engineering Group 2.3 強(qiáng)度折減法在邊坡中的應(yīng)用強(qiáng)度折減法在邊坡中的應(yīng)用有限元相關(guān)理論 強(qiáng)度折減法的定義：是指通過(guò)不斷增加折減系數(shù)來(lái)降低邊坡內(nèi)部巖土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，直到邊坡處于極限破壞狀態(tài)為止，此時(shí)的折減系數(shù)即為邊坡的強(qiáng)度儲(chǔ)備安全系數(shù)，有限元軟件也將自動(dòng)算得一破壞滑裂面。由于這種方法與由于降雨導(dǎo)致邊坡內(nèi)部土體強(qiáng)度降低非常相似而越來(lái)越多地應(yīng)用在實(shí)踐中。 邊坡失穩(wěn)的三種判斷準(zhǔn)則：1、以邊坡特征部位如坡頂或坡腳的位移拐點(diǎn)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2、以邊坡是否形成連續(xù)的貫通區(qū)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。3、以數(shù)值模擬過(guò)程中計(jì)算是否收斂為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本文是以特征部位的位移拐點(diǎn)作為邊坡失穩(wěn)的判斷

6、準(zhǔn)則7CHANGI Geotechnical Engineering Group3 3 三維全埋式分析三維全埋式分析- -以高壓旋噴樁為例以高壓旋噴樁為例 3.1 3.1 建模過(guò)程建模過(guò)程三維全埋式工程實(shí)例邊坡斷面圖邊坡模型示意圖8CHANGI Geotechnical Engineering Group3.1 建模過(guò)程建模過(guò)程三維全埋式表3-1 各土層的物理力學(xué)參數(shù)表材料天然重度濕重度粘聚力內(nèi)摩擦角 彈性模量泊松比/kN.m-3/kN.m-3/kPa/0/MPa素填土2020.512181000.25粘土19.319.433101400.25粉質(zhì)粘土19.519.82761100.25全風(fēng)化

7、花崗巖18.219.436242500.25表3-2 各土層所對(duì)應(yīng)的高壓旋噴樁物理力學(xué)參數(shù)表材料天然重度濕重度粘聚力內(nèi)摩擦角 彈性模量泊松比/kN.m-3/kN.m-3/kPa/0/MPa素填土樁1919.5180384000.2粘土樁19.520120225000.2粉質(zhì)粘土樁19.520120224000.2全風(fēng)化花崗巖樁18.519.52503810000.29CHANGI Geotechnical Engineering Group模型示意圖網(wǎng)格劃分3.1 建模過(guò)程建模過(guò)程三維全埋式單元類型有C3D8和C3D6兩種10CHANGI Geotechnical Engineering Gr

8、oup3.1 3.1 建模過(guò)程建模過(guò)程三維全埋式表3.3 不同土層抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨場(chǎng)變量變化值場(chǎng)變量素填土粘土粉質(zhì)粘土全風(fēng)化花崗巖粘聚力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角/kPa/0/kPa/0/kPa/0/kPa/00.20 60.00 58.31 165.00 41.31 135.00 27.65 180.00 65.75 0.30 40.00 47.19 110.00 30.37 90.00 19.25 120.00 55.95 0.40 30.00 39.00 82.50 23.72 67.50 14.68 90.00 47.97 0.50 24.00 32.93 66.

9、00 19.37 54.00 11.83 72.00 41.59 0.60 20.00 28.36 55.00 16.33 45.00 9.90 60.00 36.48 0.70 17.14 24.83 47.14 14.09 38.57 8.51 51.43 32.37 0.80 15.00 22.04 41.25 12.39 33.75 7.46 45.00 29.01 0.90 13.33 19.79 36.67 11.05 30.00 6.64 40.00 26.24 1.00 12.00 18.00 33.00 10.00 27.00 6.00 36.00 24.00 1.10 10

10、.91 16.40 30.00 9.08 24.55 5.44 32.73 21.96 1.20 10.00 15.10 27.50 8.33 22.50 4.99 30.00 20.29 1.30 9.23 13.99 25.38 7.70 20.77 4.61 27.69 18.84 1.40 8.57 13.02 23.57 7.16 19.29 4.28 25.71 17.58 1.50 8.00 12.18 22.00 6.68 18.00 4.00 24.00 16.48 1.60 7.50 11.44 20.63 6.27 16.88 3.75 22.50 15.50 1.70

11、7.06 10.78 19.41 5.90 15.88 3.53 21.18 14.63 1.80 6.67 10.20 18.33 5.58 15.00 3.33 20.00 13.84 1.90 6.32 9.67 17.37 5.28 14.21 3.16 18.95 13.14 2.00 6.00 9.20 16.50 5.02 13.50 3.00 18.00 12.51 11CHANGI Geotechnical Engineering Group3.1 建模過(guò)程建模過(guò)程三維全埋式表3.4 不同土層所對(duì)應(yīng)的高壓旋噴樁抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨場(chǎng)變量變化值場(chǎng)變量素填土粘土粉質(zhì)粘土全風(fēng)化花崗巖粘聚

12、力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角/kPa/0/kPa/0/kPa/0/kPa/00.20 900.00 75.61 600.00 63.60 600.00 63.60 1250.00 75.61 0.30 600.00 68.93 400.00 53.32 400.00 53.32 833.33 68.93 0.40 450.00 62.80 300.00 45.19 300.00 45.19 625.00 62.80 0.50 360.00 57.28 240.00 38.85 240.00 38.85 500.00 57.28 0.60 300.00 52.36 200

13、.00 33.86 200.00 33.86 416.67 52.36 0.70 257.14 48.02 171.43 29.91 171.43 29.91 357.14 48.02 0.80 225.00 44.20 150.00 26.71 150.00 26.71 312.50 44.20 0.90 200.00 40.84 133.33 24.10 133.33 24.10 277.78 40.84 1.00 180.00 38.00 120.00 22.00 120.00 22.00 250.00 38.00 1.10 163.64 35.27 109.09 20.10 109.0

14、9 20.10 227.27 35.27 1.20 150.00 32.95 100.00 18.55 100.00 18.55 208.33 32.95 1.30 138.46 30.89 92.31 17.21 92.31 17.21 192.31 30.89 1.40 128.57 29.06 85.71 16.04 85.71 16.04 178.57 29.06 1.50 120.00 27.41 80.00 15.02 80.00 15.02 166.67 27.41 1.60 112.50 25.93 75.00 14.12 75.00 14.12 156.25 25.93 1.

15、70 105.88 24.59 70.59 13.32 70.59 13.32 147.06 24.59 1.80 100.00 23.37 66.67 12.61 66.67 12.61 138.89 23.37 1.90 94.74 22.26 63.16 11.96 63.16 11.96 131.58 22.26 2.00 90.00 21.25 60.00 11.38 60.00 11.38 125.00 21.25 12CHANGI Geotechnical Engineering Group3.1 3.1 建模過(guò)程建模過(guò)程三維全埋式隨場(chǎng)變量變化的摩擦角和粘聚力13CHANGI G

16、eotechnical Engineering Group3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-滑動(dòng)面的確定滑動(dòng)面的確定 采用位移等值線對(duì)邊坡滑動(dòng)面進(jìn)行判斷時(shí)，在滑動(dòng)面附近，位移等值線最為密集，且越往臨空面靠近其位移等值線間距越稀疏值也越大；而滑床處的位移等值線均相同，無(wú)其他等值線分布，從而說(shuō)明該部分相對(duì)于滑動(dòng)體部分處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此可將兩部分之間的分界線定義為滑動(dòng)面。如圖所示為天然邊坡的位移等值線及變形圖，由于邊坡存在在一軟弱下臥層，其滑動(dòng)面經(jīng)過(guò)軟弱下臥層并繞過(guò)坡腳點(diǎn)，形成一大圓弧面，與極限平衡分析法中的一樣。天然邊坡的位移等值線天然邊坡的變形圖三維全埋式14CHANGI Geotechnical En

17、gineering Group3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-滑動(dòng)面的確定滑動(dòng)面的確定 上圖為高壓旋噴樁嵌入全風(fēng)化花崗巖1m深度時(shí)的位移等值線云圖及變形圖，加固后的邊坡滑動(dòng)面為坡腳處呈圓弧狀，中間部分和坡頂處呈折線形，即整個(gè)邊坡的滑動(dòng)面為圓弧與折線型的組合?；瑒?dòng)面要比天然邊坡的來(lái)得大，由圖中還可以看出加固區(qū)后土體的位移變形最大，加固區(qū)前的位移要比加固區(qū)后面土體的位移來(lái)得小，體現(xiàn)了高壓旋噴樁加固邊坡穩(wěn)定性的作用，與實(shí)際情況較相符合。樁嵌入全風(fēng)化花崗巖1m時(shí)邊坡位移等值線云圖樁嵌入全風(fēng)化花崗巖1m時(shí)邊坡變形圖三維全埋式15CHANGI Geotechnical Engineering Group 邊坡處

18、于臨界狀態(tài)時(shí)其滑動(dòng)面不僅可以通過(guò)位移等值線來(lái)確定，還可通過(guò)塑性區(qū)域的貫通趨勢(shì)來(lái)判斷。從圖中可知,由塑性區(qū)域確定的天然滑動(dòng)面與由位移等值線確定的滑動(dòng)面相似，兩者大致相同。天然邊坡破壞時(shí)塑性區(qū)域3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-滑動(dòng)面的確定滑動(dòng)面的確定天然邊坡破壞時(shí)變形圖三維全埋式16CHANGI Geotechnical Engineering Group 上圖為樁嵌入全風(fēng)化花崗巖1m時(shí)邊坡的塑性區(qū)與破壞時(shí)的變形圖,從圖中可知,由塑性區(qū)域確定的滑動(dòng)面與由位移等值線確定的滑動(dòng)面相似，兩者大致相同。樁嵌入全風(fēng)化花崗巖1m時(shí)邊坡破壞的塑性區(qū)域樁嵌入全風(fēng)化花崗巖1m時(shí)邊坡破壞時(shí)變形圖3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-滑

19、動(dòng)面的確定滑動(dòng)面的確定三維全埋式17CHANGI Geotechnical Engineering Group3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-塑性區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)塑性區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)不同折減系數(shù)下的塑性區(qū)貫通情況三維全埋式18CHANGI Geotechnical Engineering Group3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-滑動(dòng)面的確定滑動(dòng)面的確定 通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，高壓旋噴樁加固邊坡穩(wěn)定性其塑性區(qū)發(fā)展趨勢(shì)與折減系數(shù)的關(guān)系如上圖所示，其中折減系數(shù)增加梯度為0.05。從圖中可以看出，隨著Fr 的增大，土體的抗剪強(qiáng)度逐漸減小，邊坡由自然狀態(tài)向失穩(wěn)狀態(tài)逐漸發(fā)展。塑性區(qū)域首先從距坡頂處最近的高壓旋噴樁樁后土體及該樁

20、體附近的粉質(zhì)粘土軟弱下臥層開始出現(xiàn)，然后沿著軟弱下臥層水平向左穿過(guò)高壓旋噴樁至坡腳處，形成一以坡腳為圓心的圓弧狀塑性區(qū)域；向右則沿著坡體上緣延伸，塑性區(qū)域逐漸增大。當(dāng)Fr1.25時(shí)邊坡內(nèi)的塑性區(qū)域迅速擴(kuò)展并全部貫通；但是Fr在1.25至1.33范圍內(nèi)，計(jì)算仍能滿足邊坡的平衡要求而達(dá)到收斂，只是求解過(guò)程中迭代次數(shù)逐漸增大；直到Fr=1.33時(shí)，滑體的不平衡力明顯增大，邊坡已不能滿足平衡要求，其求解無(wú)法達(dá)到計(jì)算精度，計(jì)算不再收斂宣告中斷。三維全埋式19CHANGI Geotechnical Engineering Group 由圖中可以看出坡頂、坡中及坡腳的位移曲線圖重疊在一起，說(shuō)明以坡頂、坡中或

21、坡腳為邊坡的特征部位判斷得出的安全系數(shù)是相同的，可見邊坡失穩(wěn)時(shí)滑體是呈現(xiàn)整體滑動(dòng)。隨著土體材料折減系數(shù)的增加，滑體水平位移呈線性逐漸增加，當(dāng)材料折減系數(shù)達(dá)到1.13時(shí)，邊坡處于臨界破壞狀態(tài)，過(guò)了臨界狀態(tài)后，折減系數(shù)不再增大而水平位移卻發(fā)生急劇增加，此時(shí)宣告邊坡失穩(wěn)破壞，從位移曲線圖中可以明顯地看到一明顯拐點(diǎn)，此拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)邊坡處于臨界破壞狀態(tài)。天然邊坡安全系數(shù)Fr與U1的關(guān)系曲線3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-安全系數(shù)安全系數(shù)三維全埋式20CHANGI Geotechnical Engineering Group 由圖中可以看出在相同的折減系數(shù)下坡腳的水平位移比坡中及坡頂?shù)乃轿灰苼?lái)得小，但不管由邊坡滑

22、體上的哪個(gè)特征點(diǎn)確定的位移，都是隨著折減系數(shù)的增大首先呈線性增加，經(jīng)歷彈性階段后進(jìn)入塑性階段，至材料折減系數(shù)為1.27時(shí)邊坡處于臨界破壞狀態(tài)，過(guò)了臨界狀態(tài)后，特征點(diǎn)上的水平位移和塑性應(yīng)變發(fā)生突變，此時(shí)位移圖曲線上可以看到一曲率最大的拐點(diǎn)，此拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的折減系數(shù)即為邊坡的安全系數(shù)為1.27。3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-安全系數(shù)安全系數(shù)加固后安全系數(shù)Fr與U1的關(guān)系曲線三維全埋式21CHANGI Geotechnical Engineering Group3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-安全系數(shù)安全系數(shù) 由圖可以看出天然邊坡的變形階段有彈性階段和破壞階段而沒有一明顯的屈服階段，此時(shí)邊坡的破壞是突然的、毫無(wú)征

23、兆的，類似鑄鐵等脆性材料的破壞，這在工程上是危險(xiǎn)的。而加固后的邊坡其變形階段除了有彈性階段和破壞階段外，還具有一定的塑性屈服階段，類似鋼材等韌性材料的破壞過(guò)程，也就說(shuō)明邊坡在臨界失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)是有明顯的征兆的，在工程上就可以采取加固措施來(lái)防止邊坡的失穩(wěn)破壞。天然邊坡與加固后邊坡的安全系數(shù)比較三維全埋式22CHANGI Geotechnical Engineering Group3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-樁身變形圖樁身變形圖 如上圖所示，高壓旋噴樁嵌入全風(fēng)化花崗巖深度為5m時(shí)和1m時(shí)的樁身變形圖是一樣的，而且樁頂?shù)淖畲笏轿灰埔彩欠浅＝咏?，這說(shuō)明了提高高壓旋噴樁在滑床以下的嵌入深度對(duì)提高邊坡的穩(wěn)定

24、性沒有明顯的作用。這是由于高壓旋噴樁樁身強(qiáng)度不高，在不同土層處的抗剪強(qiáng)度又有突變，使得高壓旋噴樁在邊坡中發(fā)生的是剪切破壞或拉彎破壞。三維全埋式樁嵌入全風(fēng)化花崗巖1m的變形圖樁嵌入全風(fēng)化花崗巖5m的變形圖23CHANGI Geotechnical Engineering Group3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-樁身變形圖樁身變形圖 再者從圖中可以看出在全風(fēng)化花崗巖中樁的水平位移接近為零，而過(guò)了粉質(zhì)粘土軟弱層后其水平位移發(fā)生突變，隨著距離樁底高度的增加，樁身水平位移在粉質(zhì)粘土軟弱層及粘土層中快速增加，至素填土層后水平位移增加緩慢接近于0.33m，由此也可以判斷高壓旋噴樁在加固邊坡穩(wěn)定性中剪切破壞、拉彎

25、破壞是發(fā)生在上部，而不像剛性抗滑樁那樣，彎曲或傾覆破壞發(fā)生在底部。樁身位移曲線圖三維全埋式24CHANGI Geotechnical Engineering Group3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-樁身土壓力樁身土壓力 如圖所示為12#樁的樁身曲線圖，樁前后土壓力分布呈三角形分布，在不同土層交界處樁身土壓力發(fā)生突變，這是由于不同土層的內(nèi)摩擦角不同導(dǎo)致其土壓力系數(shù)不同，故在不同土層處其樁身土壓力發(fā)生突變。 樁前土壓力與樁后土壓力在滑裂面以上及以下兩者都非常的接近，只在滑裂面附近即塑性區(qū)域處有所不同，這也說(shuō)明高壓旋噴樁在破壞后與樁間土成整體滑動(dòng)。12#樁身土壓力曲線三維全埋式25CHANGI Geot

26、echnical Engineering Group3. 3 小結(jié)小結(jié) 本章主要研究了高壓旋噴樁加固邊坡穩(wěn)定性的三維有限元分析，模擬結(jié)果表明： 1、高壓旋噴樁處理后的邊坡滑裂面呈圓弧狀與折線的組合。 2、高壓旋噴樁發(fā)生剪切破壞或彎曲破壞，而不是發(fā)生傾覆破壞。 3、加長(zhǎng)高壓旋噴樁在滑裂面以下的嵌入深度并不能提高邊坡的安全系數(shù)。三維全埋式26CHANGI Geotechnical Engineering Group4 三維埋入式分析三維埋入式分析-以高壓旋噴樁為例以高壓旋噴樁為例 4.1 建模過(guò)程建模過(guò)程 如圖所示為埋入式高壓旋噴樁加固邊坡潛在滑裂面附近一定范圍的邊坡模型示意圖，高壓旋噴樁只對(duì)粘土

27、層、粉質(zhì)粘土層及全風(fēng)化花崗巖層這三層土進(jìn)行加固，而未對(duì)素填土層加固，樁體在這三層土的加固深度依次為6 m、3m、1m共10 m，邊坡土層及樁體物理力學(xué)參數(shù)如第三章所述。三維埋入式埋入式邊坡模型示意圖27CHANGI Geotechnical Engineering Group4.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-塑性區(qū)發(fā)展趨勢(shì)塑性區(qū)發(fā)展趨勢(shì)三維埋入式埋入式高壓旋噴樁的塑性發(fā)展趨勢(shì)28CHANGI Geotechnical Engineering Group4.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-滑動(dòng)面的確定滑動(dòng)面的確定 如圖所示由位移等值線確定的滑裂面只有一個(gè)，為圓弧與折線的組合；而由塑性區(qū)域確定的滑裂面有兩個(gè)，一是通

28、過(guò)軟弱層的主滑裂面，為圓弧與折線的組合；二是通過(guò)坡腳的次生滑裂面，為一大的圓弧面。三維埋入式埋入式樁的邊坡位移等值線埋入式樁的邊坡塑性區(qū)域29CHANGI Geotechnical Engineering Group4.2 結(jié)果分析結(jié)果分析-安全系數(shù)安全系數(shù) 由圖可知，埋入式高壓旋噴樁加固后的邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.26，與全長(zhǎng)式的安全系數(shù)1.27略小，說(shuō)明了對(duì)存在軟弱下臥層的邊坡中，若只對(duì)潛在滑裂帶進(jìn)行注漿加固的方法來(lái)改變滑帶土的性質(zhì)，提高其抗剪強(qiáng)度，增加邊坡的穩(wěn)定性是可行的，能為其他類似工程提供一定的借鑒意義。三維埋入式折減系數(shù)Fr與U1的關(guān)系曲線30CHANGI Geotechnical

29、 Engineering Group二維全埋式樁土復(fù)合指標(biāo)模型示意圖樁土分算指標(biāo)模型示意圖5 全埋式與埋入式的二維分析全埋式與埋入式的二維分析 5.1 全埋式計(jì)算模型全埋式計(jì)算模型31CHANGI Geotechnical Engineering Group 在進(jìn)行二維分析時(shí)，分別按樁土復(fù)合指標(biāo)和樁土分算指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，左圖為基于面積法算得的樁土復(fù)合指標(biāo)模型示意圖；右圖為樁土分算指標(biāo)模型示意圖，樁、土抗剪強(qiáng)度參數(shù)下表所示，本構(gòu)模型均采用Mohr-Coulomb彈塑性模型。二維全埋式樁土抗剪強(qiáng)度復(fù)合指標(biāo)參數(shù)表土層土體指標(biāo)樁體指標(biāo)樁土復(fù)合指標(biāo)粘聚力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角粘聚力內(nèi)摩擦角/kPa/0/k

30、Pa/0/kPa/0素填土層1218180385323粘土層3310120225413粉質(zhì)粘土層276120225010全風(fēng)化花崗巖層36242503888275.1 5.1 全埋式計(jì)算模型全埋式計(jì)算模型32CHANGI Geotechnical Engineering Group5.2 全埋式結(jié)果分析全埋式結(jié)果分析-滑動(dòng)面的確定滑動(dòng)面的確定 如圖所示由樁土復(fù)合指標(biāo)算得的邊坡失穩(wěn)破壞時(shí)的塑性區(qū)域確定的滑裂面為一大圓弧面；由樁土分算指標(biāo)算得的邊坡失穩(wěn)破壞時(shí)的塑性區(qū)域確定的滑裂面為圓弧面與折線的組合，與三維模型確定的滑裂面相近。樁土復(fù)合指標(biāo)時(shí)邊坡的塑性區(qū)域樁土分算指標(biāo)時(shí)邊坡的塑性區(qū)域二維全埋式33

31、CHANGI Geotechnical Engineering Group5.2 全埋式結(jié)果分析全埋式結(jié)果分析-安全系數(shù)安全系數(shù) 上圖為樁土復(fù)合指標(biāo)和樁土分算指標(biāo)算得的邊坡坡頂節(jié)點(diǎn)的折減系數(shù)Fr與U1的關(guān)系曲線圖，由圖中可知不同指標(biāo)算得的安全系數(shù)一樣，都是1.37，比三維模擬的安全系數(shù)1.27略大，說(shuō)明可以將三維模型簡(jiǎn)化為二維模型是可行的。二維全埋式折減系數(shù)Fr與U1的關(guān)系曲線34CHANGI Geotechnical Engineering Group5.3 埋入式計(jì)算模型埋入式計(jì)算模型 左圖為基于面積法算得的樁土復(fù)合指標(biāo)模型示意圖，右圖為樁土分算指標(biāo)模型示意圖，樁、土抗剪強(qiáng)度參數(shù)如表5-1

32、5所示，本構(gòu)模型均采用Mohr-Coulomb彈塑性模型。二維埋入式樁土復(fù)合指標(biāo)模型示意圖樁土分算指標(biāo)模型示意圖35CHANGI Geotechnical Engineering Group5.4 埋入式結(jié)果分析埋入式結(jié)果分析-滑動(dòng)面的確定滑動(dòng)面的確定 左圖為由樁土復(fù)合指標(biāo)算得的邊坡失穩(wěn)破壞時(shí)的塑性區(qū)域，由塑性區(qū)域確定的滑裂面為一通過(guò)坡腳的大圓弧面；右圖為樁土分算指標(biāo)下算得的邊坡失穩(wěn)破壞時(shí)的塑性區(qū)域，由塑性區(qū)域確定的滑裂面有兩個(gè)，一是通過(guò)軟弱層的主滑裂面，二是通過(guò)坡腳的次生滑裂面。二維埋入式樁土復(fù)合指標(biāo)時(shí)邊坡的塑性區(qū)域樁土分算指標(biāo)時(shí)邊坡的塑性區(qū)域36CHANGI Geotechnical En

33、gineering Group5.4 埋入式結(jié)果分析埋入式結(jié)果分析-安全系數(shù)安全系數(shù) 上圖為樁土復(fù)合指標(biāo)和樁土分算指標(biāo)求得的邊坡坡頂節(jié)點(diǎn)折減系數(shù)Fr與U1的關(guān)系曲線圖，由圖中可知兩者的安全系數(shù)都為1.32，比三維模擬的安全系數(shù)1.26略大。折減系數(shù)Fr與U1的關(guān)系曲線二維埋入式37CHANGI Geotechnical Engineering Group5.5 小結(jié)小結(jié)1、不同嵌入深度的全埋式高壓旋噴樁，其安全系數(shù)是相同的。2、采用埋入式高壓旋噴樁與采用全埋式高壓旋噴樁其邊坡安全系數(shù)并未明顯的降低。 3、二維模型中采用樁土復(fù)合指標(biāo)和樁土分算指標(biāo)算得的邊坡安全系數(shù)是一樣的。4、二維有限元模擬的邊坡安全系數(shù)要比三維模型安全系數(shù)來(lái)得大，全埋式的大8%，而埋入式的大3%，故可以將三維問題轉(zhuǎn)化為二維問