加筋土坡动态稳定性拟静力分析

加筋土工结构被广泛采用的原因不仅是其具有良好的静力性能,且也在于出色的动力稳定性能,现有研究较少考虑竖向地震效应对加筋土坡动态稳定性的影响。基于塑性极限分析上限理论,假定不同的破坏面,同时考虑水平和竖向地震影响并结合不同加筋模式,采用拟静力分析方法推导一定加筋强度条件下的边坡临界高度和一定边坡高度条件下的临界加筋强度计算公式,并对所导公式采用序列二次规划法进行了优化计算,数值计算与分析表明:简单静态和动态条件下,该结果与现有研究成果有较好的一致性,可以证明该方法的正确性;水平和竖向地震、岩土材料强度特性、边坡倾斜度均对加筋土坡的动态稳定性有重要影响,特别当边坡较陡,岩土填筑材料质量较差和地震影响强度较大时,忽视竖向地震影响将会导致设计偏于不安全;最后针对工程实际,提出相应的工程建议。

加筋土坡临界高度的极限分析

为了解布筋形式与布筋密度等因素对土坡加筋效果的影响,用上限法对加筋土坡的临界高度进行了极限分析。使用刚体旋转破坏机构,并假设筋材的失效模式为本身的拉伸破坏,研究了3种布筋形式(均匀布筋、上稀下密线性布筋及上密下稀线性布筋)对边坡临界高度及滑裂面形状与位置的影响。结果表明:在平均布筋密度相同的情况下,上稀下密线性布筋对应的临界高度最大,而上密下稀线性布筋对应的临界高度最小;对于3种布筋形式,边坡临界高度都随平均布筋密度增大而明显增大;不同的布筋形式对应的滑裂面的形状与相对位置有较大差别;对于均匀布筋土坡,上限解与试验结果及有限元解有较好的一致性。

加筋土坡的可能滑移模式和基于库仑理论的稳定分析方法

加筋土坡因其填方量少、工期短、经济安全等优势在国内外已得到广泛应用,故其稳定性分析也显得尤为重要。目前,已有多位学者将极限分析上限定理运用于加筋土坡的稳定性分析中,并假定水平条块速度间断面。然而在其分析过程中,构造的速度场并不符合位移协调条件。提出了由于筋材的隔断作用形成的斜向界面破坏模式,并计算相应速度场式,分别提出主动、库仑、被动三种滑移模式。通过计算比较发现,在加筋间距较密时,库仑模式总是相应安全系数最小的控制工况。实际工作中,可以只使用这一概念清晰、计算简便的方法分析加筋土坡的稳定性。为方便工程设计快速获取安全系数或筋材间距,将土坡各参数进行无量纲化,绘制了安全系数图,并与Michalowski设计图表进行对比,验证了该算法的有效性。且针对多个实际工程算例进行验算,验证了库仑模式上限法的可行性。

动态规划法在搜索加筋土坡最危险滑动面的应用

本文采用非线性有限元法计算加筋土坡的应力场和位移场,依据剪应力法定义的安全系数,应用动态规划法搜索土坡的最危险滑动面。根据计算结果,对比了加筋前后土坡应力场和位移场的变化,分析了加筋对土坡侧向位移和最危险滑动面的影响。指出因加筋材料承担了部分剪应力,约束了土体的侧向位移,从而减小了土中的水平应力,扩散了剪应力,增大了土坡的安全系数。同时,计算分析了加筋材料摆放位置不同时,对土坡抗滑能力的影响效果。提出当将加筋材料贯穿于土中塑性区时,加筋效果最明显。对于较弱地基的土坡,筋材放置在坡底,有利于坡身荷载在地基土中的应力扩散,对限制地基土的侧向位移,提高土坡的安全系数有明显的效果。

土工织物加筋土坡稳定的塑性极限分析法

在塑性极限分析理论的基础上，本文给出了土工织物加筋土坡稳定数的上限解。与无筋土坡的已有解比较表明，该解是可靠的，从而为土工织物加筋土坡的稳定分析提供了一个有效的方法。此外，本文的计算结果表明，各种因素对土坡稳定性的影响程度随坡角的增大而减小。

基于极限分析上限法的加筋土坡临界高度

在塑性极限分析理论的基础上,假定破裂面为对数螺旋面,导出了加筋土坡临界高度的解.不计加筋力,该解与无筋土坡临界高度一致;和加筋土坡试验结果比较,虽计算的临界高度略偏低,但在工程中应用是可靠的,可用于加筋土坡设计时的参考.

加筋土坡地震稳定性的拟动力分析

研究加筋土坡在地震惯性力影响下的稳定问题。采用拟动力的方法表示作用在土坡滑动体上的水平与竖直地震惯性力。由于研究对象为加筋的土坡，所以引入水平条分法来研究加筋土坡的筋材拉力，并通过公式推导，设置算例研究土坡坡角、土体内摩擦角、地震加速度系数等因素对加筋效果的影响。结果表明：加筋拉力随地震加速度系数（kh ＝0．0、0．15、0．3）的增大而增大，随土坡坡角（60＆#176;～90＆#176;）增大而增大，随土体内摩擦角增大而减小。

变形协调条件下非线性破坏准则的加筋土坡临界高度上限解

针对现有加筋土坡稳定性分析研究大多基于线性Mohr-Coulomb破坏准则的现状,本文考虑了岩土材料破坏的非线性特性,采用非线性破坏准则和外切直线法,引入极限分析上限理论进行研究。根据加筋土坡的工程特性和变形机理,考虑破坏滑动层上筋材与土体变形协调特点及速度变化的连续性,分开计算素土的内力功和筋材能量耗散功率,在此基础上,建立直线破裂面和对数螺线破裂面机构的加筋土坡临界高度确定方法。对极限状态下加筋土坡临界高度的目标函数,采用序列二次规划非线性优化算法,得到上限解。最后,通过工程算例分析,并与已有离心模型试验结果和理论研究方法计算结果进行对比,结果表明本文计算方法考虑间断面滑动层筋材与土体变形协调及速度变化连续性是合理的,得到的上限解更优;非线性参数对加筋土坡稳定性有着重要影响,临界高度随非线性参数m的增大而减小。

基于影响带观测的加筋土坡稳定性分析

为了观测土工格栅加筋影响带的范围,采用特制的一侧透明的拉拔盒,共对6种不同级配的粗粒土分别完成了4种法向压力下的拉拔试验。通过预埋于土中用大头针尖制作并包裹于导线皮中的位移观测点,直接观测了土工格栅在粗粒土中拉拔引起的土粒位移,发现格栅的拉拔会带动其上一定厚度范围内的土体发生移动,这个范围称之为加筋影响带。试验发现平均粒径d_(50)>0.83 mm的粗粒土中,土工格栅加筋影响带的厚度δ与试样的法向压力没有关联,主要与土粒级配有关,当d_(50)<1.05 mm时,δ随d_(50)的增大有较显著的增加;而当d_(50)>1.05 mm后,这种趋势明显减缓;特别是当d_(50)>1.65 mm后,二者呈良好的线性递增关系。基于这一试验结果,提出了考虑加筋影响带的加筋土坡稳定性分析方法,简称影响带法。在这一方法中,认为土工格栅的加筋作用相当于增加了加筋影响带内土的黏聚力,而内摩擦角不变。从而将加筋土坡简化为成层土坡,使计算大为简化。而计算得到的加筋土坡稳定安全系数在加筋层距不大于0.6 m,且格栅抗拉强度大于20 k N/m时,与有限元强度折减法的计算结果符合良好。

加筋土坡稳定可靠度分析

将可靠度分析的 JC法运用于加筋土坡稳定分析中，以瑞典法为计算模型，以土的抗剪强度指标 C，φ为基本随机变量，结合一工程实例探讨了加筋土坡稳定可靠度分析中的若干规律性问题，得出了一些有益的结论。

强度折减法分析加筋土坡的稳定性探讨

采用强度折减法对高20m、边坡坡率1∶1、加筋层间距0.6m的土工格栅加筋土坡的稳定性进行了分析。根据强度折减法的特点、滑动面形状、以及计算出的稳定安全系数与Bishop法结果的比较,分析了强度折减法用于加筋土坡稳定性计算的合理性,阐述了上述加筋土坡稳定安全系数Fs与边坡土的粘聚力c和内摩擦角φ的关系。结果表明,Fs与边坡土的粘聚力c和内摩擦角φ分别近似呈线性增长的关系。当φ不变时,c越小,则提高c值带来的Fs增长率越高,特别是当φ≥30°时更加明显;而当c不变时,φ越小,则提高φ值带来的Fs增长率也越高。

基于M-P水平条分法的加筋土坡稳定性计算方法

土坡水平加筋是一种使用广泛的加筋方式,但常用的垂直条分法无法有效地分析水平筋材的效果。研究采用Morgenstern-Price水平条分法分析新型加筋土坡的稳定性,根据条块力与力矩平衡,分别推导出安全系数Fs和比例系数λ的表达式,迭代得到计算结果。通过与水平条分简布法和水平瑞典法的算例对比分析,证明方法具有可行性,为边坡工程加筋技术提供理论参考。

水-荷耦合下加筋土坡筋材抗拔上限分析

为研究水-荷耦合作用下均匀加筋土坡的筋材抗拔稳定性,基于极限分析法上限定理,以临界高度为指标,采用遍历法搜索求解最小值,验证计算方法的正确性,并进行影响因素分析。结果表明:对于高水位,通过降低水位可显著增强抗拔稳定性;对于坡顶超载工况和低水位土坡,通过增加土体内摩擦角来增强抗拔稳定性更为合理。

加筋土坡极限平衡稳定分析

应用对数螺线法、简化毕肖甫（Bishop）法、斯宝塞（Spencer）法和力平衡法对加筋土坡进行稳定分析，讨论不同方法和加筋力对安全系数的影响，提出加筋土坡稳定分析的较好方法。

柔性织物加筋土坡潜在破裂面研究

离心模型试验结果表明柔性织物加筋土坡的破裂面形态多由坡顶竖向张裂缝与通过坡趾的对数螺旋线组成。本文给出一种竖向张裂缝近似计算方法,并采用传统塑性理论上限法计算加筋土坡的稳定性系数,其最小值对应的破裂面即为潜在破裂面。通过计算得到的破裂面与模型试验结果具有较好的吻合性,表明该方法用于计算柔性织物加筋土坡的潜在破裂面是可行的。

加筋土坡坡顶极限荷载的研究

为探讨加筋土坡坡顶极限荷载的计算问题,假定破裂面为一过坡脚的斜平面,分别以传统塑性理论和广义塑性理论为基础,导出了加筋土坡坡顶极限荷载的计算公式,并与前人试验结果进行了对比分析。分析发现,基于2种塑性理论极限分析法导出的加筋土坡坡顶极限荷载计算公式,对于粘性土加筋土坡的计算结果相差不大,均可作为加筋土坡设计时的参考,而对于砂性土加筋土坡则建议采用基于传统塑性理论的极限分析法。并初步讨论了安全系数的取值问题。

加筋土坡稳定分析的特征应变法

加筋土坡可有多种破坏模式:水平滑动、圆弧滑动、过量沉降等。实际上,由于加筋土坡的抗力一般来源于土体强度和加筋材的抗拉力两者,故对上述每一种破坏模式还都存在这两种抗力的发挥是否同步问题。

考虑地震荷载的加筋粗粒土坡安全系数简化计算方法

加筋土坡的设计计算方法与无加筋的纯土坡相比要复杂许多,不便于一般工程设计人员掌握,在一定程度上阻碍了加筋土坡在工程中的推广应用.为了简化计算,研究了按准黏聚力原理得到的等代均质土坡来计算土工合成材料加筋粗粒土坡安全系数的方法,文中探讨考虑地震荷载时如何按照这种方法计算加筋粗粒土坡的安全系.为此,对置于坚硬地基上的土工合成材料加筋粗粒土坡,考虑地震作用,用简化Bishop法分别计算其稳定安全系数F_(sg)和相应的等代均质土坡安全系数F_(sj).按粘聚力c=0kPa,内摩擦角?=35°~40°,重度γ=18,21,22kN/m^3,边坡高度H=6~50m,加筋层距S=0.3~0.8m,坡率m=0.5,0.75或1组合出的一系列加筋粗粒土坡,取水平地震力系数kh=0.04~0.3内的多个值,分别计算F_(sg)和对应的F_(sj).经回归分析发现,对于c=0kPa,?=35°~40°的加筋粗粒土坡,在F_(sg)=1~2的范围内,F_(sg)和F_(sj)具有良好的相关性,并且可以近似地认为F_(sg)-F_(sj)回归方程与?,γ,H和S无关,也与竖向地震力大小无关,仅与m和kh有关.据此,对m=0.5,0.75,1三种坡率的加筋粗粒土坡分别得出了考虑kh影响的F_(sg)-F_(sj)拟合方程,拟合的安全系数绝对误差一般都小于±0.01,极值不超过±0.03,计算精度满足工程设计要求,从而得出了地震工况下以等代均质土坡安全系数计算加筋粗粒土坡安全系数的简化方法.

考虑加筋切向阻力的土坡稳定分析

讨论了在加筋土坡稳定分析时,加筋的切向阻力在加筋工程中起到的作用。认为在加筋边坡的极限平衡稳定分析中,也应考虑加筋的切向阻力作用;并给出了计算公式,编制了相应的程序,列举了算例。

土工合成材料在加筋土技术中的应用

介绍了土工合成材料的种类与功能 ,特别是合成材料在岩土工程加筋土技术中的各类应用 ,主要是加筋土挡墙和加筋土坡 ,还包括了软土地基加固、路基基层加筋、原位边坡加固以及纤维加筋土 .并进一步阐述了加筋土技术应用的最新发展 ,重点分析了加筋土结构的设计原理和工作机理 .