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.

加筋粗粒土坡稳定安全系数的简化计算方法

为了探寻土工合成材料加筋粗粒土坡稳定性分析的实用方法,将置于坚硬地基上的土工合成材料加筋粗粒土坡按准黏聚力原理转化为等代均质土坡,分别用简化Bishop法计算两者的稳定安全系数F_(sg)和F_(sj),并试图寻找到能反映F_(sg)-F_(sj)关系的数学表达式,以便将复杂的加筋土坡安全系数F_(sg)的计算转化为简单的均质土坡安全系数F_(sj)的计算。为此,对黏聚力c=0,内摩擦角φ=35°,36°,37°,重度γ=18,21,25 kN/m^3,边坡高度H=4~50 m,坡率m=0.5,0.75或1,加筋层间距S=0.3~0.8 m组合出的一系列加筋粗粒土坡分别计算F_(sg)和对应的F_(sj),发现F_(sg)和F_(sj)具有良好的相关性,并且当S在0.3~0.8 m内变化时,F_(sg)-F_(sj)关系曲线与S,H,φ,γ几乎无关,仅与m有关。当F_(sg)=1~2时,经曲线回归分析发现F_(sg)-F_(sj)关系与三次多项式几乎完全吻合,其相关系数达到1。于是,分别得到了坡率m=0.5,0.75,1这3种情况下的加筋粗粒土坡F_(sg)-F_(sj)回归公式,从而实现了以F_(sj)来计算F_(sg)的设想,使计算大为简化。而且,按这些回归公式计算出的F_(sg),其绝对误差和相对误差在F_(sg)=1~2时分别不超过约±0.033和±1.6%,在F_(sg)=1~1.5时则分别不超过约±0.018和±1.2%,满足工程设计的要求。