直背式擋土墻穩(wěn)定性分析

【摘要】本文選取了某個邊坡斷面分別進行分析，為分析問題方便，計算按照理想彈塑性巖土體的平面應變問題處理，采用有限元軟件ANSYS 進行模擬分析，有限元模型網(wǎng)格剖分時為了保證計算的精度，在可能滑移面區(qū)域和結構面上區(qū)域對單元網(wǎng)格進行了局部加密處理。邊界條件為左右兩側水平約束，下部固定，上部為自由邊界?？紤]坡體在自重條件下邊坡的演變趨勢。

【關鍵詞】直背式；穩(wěn)定性分析；ANSY模擬；破壞趨勢

1、自然狀態(tài)下有限元邊坡穩(wěn)定性分析

對于像邊坡這樣縱向很長的實體，計算模型可以簡化為平面應變問題。假定邊坡所承受的外力不隨Z軸變化，位移和應變都發(fā)生在自身平面內。對于邊坡變形和穩(wěn)定性分析，這種平面假設是合理的。實測經(jīng)驗表明，邊坡的影響范圍在2倍坡高范圍，因此本文計算區(qū)域為邊坡體橫向延伸2倍坡高，縱向延伸3倍坡高。兩側邊界水平位移為零，下側邊界豎向位移為零。彈性有限元的計算模型如圖所示。

采用雙層模型，模型上部為理想彈塑性材料，下部為彈性材料，左右邊界水平位移為零，下邊界豎向位移為零。

如圖1所示，此時，邊坡水平方向最大位移為19.476mm，水平位移急劇下降，說明邊坡已經(jīng)破壞。

2、錨桿設計計算

（1）巖石側壓力計算：

（2）錨桿所受水平拉力計算：

構造要求巖石錨桿錨固段長度不應小于3m，且不大于45D，根據(jù)破裂面深度和計算結果，設計采用全長粘結砂漿錨桿，錨桿長12m、10m和8m，坡底下3排為8m錨桿，坡頂部3排為12m錨桿，其余為10m錨桿，傾角均為 ，間距均為 。采用 級筋間距為150mm的鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚度150mm。設計和錨桿要素如下表所示。

3、擋土墻設計

在坡頂，設計將砌塊石重力式擋土墻支擋，以防止覆蓋層滑落。

3.1設計原則與依據(jù)

3.1.1安全系數(shù)的確定

依據(jù)《砌體結構設計規(guī)范》（GB50003—2011），擋土墻應進行墻身抗壓抗剪驗算，抗壓采用偏心受壓計算，保證墻身最大壓應力不大于墻身抗壓強度。抗剪采用無筋砌體構件受剪計算，保證最大剪應力不大于砌體抗剪強度。

4、加固后有限元邊坡穩(wěn)定性研究

根據(jù)圖2-圖3可以看出通過對邊坡穩(wěn)定性進行分析，與第四章計算結果相吻合，得出結論，該邊坡在設計和使用中均滿足規(guī)避按規(guī)定的應力應變、位移要求，所以該邊坡設計合理。

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