应用有限元和离散元法分析边坡稳定性的对比Word文档格式.docx
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例如,意大利1963年发生的瓦依昂水库库岸滑坡,造成了严重的
损失,水库也因此失效.2..由此可见,对边坡失稳进行有效的计
算刻不容缓.
目前,边坡稳定分析的方法较多,主要有定性分析法,定量
分析法,非确定分析法.本文将利用有限元和离散元对同一边
坡的稳定性进行计算分析,并基于计算结果对两种计算方法进
行对比.
2有限元法在边坡算例中的应用
2.1有限元强度折减法公式
c,,=
(1)』-
=arctan(tanq~/F)
(2)
其中,C,均为岩土体参数;
F为折减系数;
均为计算新
参数.
2.2边坡算例’
选取国内某矿,边坡尺寸如图1所示.该边坡围岩材料属性
见表1.
量
蠹一
图1边坡模型尺寸(单位-.m)
裹1边坡围岩参数表
弹性模量泊松比容重内聚力摩擦角I类型
GPakN/m3MPa/(.)
围岩2(弹1生)300.25250o0.942
由于边坡为线性工程,假设沿边坡方向为无限延伸,因此计
算模型取二维平面为断面就可满足要求.计算模型见图2.
快速接头工艺增加了连接销,钢销板荷压力弹簧等,每个接头费
用增加l0元左右,批量生产成本可以更低.焊接接桩损坏热镀
锌层,接头防腐性能降低.机械快速接头镀锌层较厚,能在各种
地质环境中长期使用.快速接头对中性好,受力更合理,施工便
捷,质量稳定.节约人工,材料和机械等综合费用,经济效益显
着.本工法的成功应用,为预应力混凝土管桩机械快速接头技术
的推广提供较成功实例,具有很高的推广应用价值.
福建省住房和城乡建设厅在《关于加强预应力混凝土管桩机
械快速接头技术推广应用的通知》(2010~2号)中,针对福建省近
年来预应力混凝土抗拔管桩施工中存在接头焊接质量问题,明确
要求凡是采用预应力混凝土抗拔管桩的,其接头均应采用管桩机
械快速接头技术.在福州大学第四学科群工程项目施工管理过
程中,由于采用了预应力混凝土机械快速接头技术,不但使桩基
工程施工速度加快,而且桩基施工质量更加稳定可靠,取得了较
好的技术效益,经济效益和社会效益.
参考文献:
[1】GB50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[s].
[2]GB50300-2001,建筑工程施工质量验收统一标准[s].
[3]JGJ94-94-2008,建筑桩基技术规范[s].
[4]JGJ106-2003,建筑基桩检测技术规范[s].
[5]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[s].
[6]DFJ13-58-2004,先张法预应力混凝土管桩基础技术规程
[s].
[7]DBJ13-58-2004,预应力混凝土管桩机械快速连接接头施工
及验收规程[S].
[8]闽2007Gl19,先张法预应力高强混凝土管桩[s].
[9]福建省建筑结构抗震设计暂行规定[s].
[10]DBJ13-86-21X)7,先张法预应力混凝土管桩基础技术规程[s].
Applicationoffastmechanicaljointconnec~techniqueinprestressedconcreteprecastingpne
CHENJia-cai
(FujianJiulongConstructionGroupCo.,,Xiamen361008,China)
Abstract:
Integratingwithcharacteristicsoffastmechanicaljoint,thethesisintroducestheconnectionmethodoffastmechanicaljoint,construc—
tiontechnologyoffastpipepile,andprocessingtechniqueoffastjointacCeSSoriesandSOon,anddescribesitsqualitycontrollingpoints.Prac-
deeprovesthattheconnectiontechniquemakestheconstructionefficiencyofprestressedconcretepihhigherandthequalityreliableandstable,
whichiswoahpromoting.
Keywords:
prestress,fastmechanicaljoint,connectionmethod,operationmethod
收稿日期:
2012-02-20’
作者简介:
陈有亮(1966-),男,博士后,教授
爹81荤霄陈有亮等:
应用有限元和离散元法分析边坡稳定性的对比?
59?
图2有限元模型网格划分
当折减系数F:
1.4时,在坡脚开始出现塑性区(见图3,图
4);
随着F继续增大,方向最大位移继续增大,塑性区继续扩展
(见图5,图6);
当F=3.0时,计算不能收敛,水平位移达到最大
值】016mm(见图7),塑性区经坡脚贯通至坡顶(见图8),而这也
是边坡即将破坏的重要标志,所以有限元计算得到的此边坡的安
全系数为2.8.
图3F=1.4时
边坡x方向位移云图
图4F=I.4时
边坡模型塑性应变云图
图5F=2.2时图6F=2.2时
持原有性质.
离散单元法是以牛顿第二定理为理论依据.将目标体看作
为刚体,并按照整个目标体的节理裂隙互相镶嵌排列,在空间每
个岩块有自己的位置并处于平衡状态.
U.250U.7501.25UI.7502.25U
×
l0
图9边坡破坏时位移矢量图
4.2在计算有若干节理的岩质边坡方面的比较
运用有限元塑性极限分析方法研究节理岩体边坡的稳定性,
含成组节理岩体的力学行为受控于节理面的方位和强度参数,从
宏观上将节理岩体视为均质各向异性体,在有限元塑性极限分析
中引入节理岩体各向异性的屈服条件,建立了节理岩体边坡有限
元塑性极限分析的上,下限法数学模型.而对于节理组比较多,
节理比较密集或者比较复杂的时候有限元方法则无能为力,并且
其计算结果很难收敛.而用离散元则可以根据节理的参数,计算
得到安全系数2.47,小于上文用离散元计算得到的没有节理的完
整岩质边坡的安全系数2.52.得到的位移矢量图如图10所示,
将其与图9比较可以发现,其破坏形式无节理的情况相似,说明
此边坡因为节理的强度比较高,并没有在节理部位发生相对滑移
等失稳破坏,但是由于节理的存在,其安全系数有所降低.
一一.
…离搴能!
譬兰1)有限元法在处理连续性问题时明显优于离散元;
2)离散元警
;
妻圭烹.,色墨苎警耄!
在处暑理的坡等j问,琵具掌竺塞,
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散甚警,
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璺为岩÷
..……孬复痞F妄.,算
考,坡警要.,譬.段完全藉萎,全.薮二;
的迭代,
得到安全系数为2?
2.边坡破坏时的位移矢量图见图9.晶度籍磊蓓;
)在岩边时,经
苦_【×
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60?
SHANXIARCHnECTURE
V01.38No.11
1009-6825(2012)11?
OO6O一02
鄂钢某工程桩基单桩竖向抗压静载试验分析
周华林
(1.武汉理3-大学资源与安全工程学院,湖北武汉430070
王东华黄涛
2.武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公93-程管理部,湖北鄂州436000)
以鄂钢干熄焦桩基工程为实例,采用堆载平台法,对3根钻孔灌注桩和1根预制管桩进行单桩竖向抗压静载试验,将得到
的数据进行处理,作出各个试桩的Q—s,s_曲线图,试验结果表明承载力满足设计要求.
钻孔灌注桩,预制管桩,静载试验,回弹率,抗压承载力特征值
TU473文献标识码:
单桩静载试验的目的是以实测桩的荷载沉降关系为实质,以
测定桩的承载能力和观测桩的破坏形式为试验目的的具体表现
形式J,单桩静载试验在实际工程检测中应用十分广泛.经过大
量的实际工程验证,在确定单桩极限承载力方面,它是目前最为
准确,可靠的检验方法.
1工程概况
鄂钢干熄焦工程包括干熄焦本体装置,干熄焦锅炉,除盐水
站和除氧给水泵房,汽轮发电站,综合电气室,运焦系统,干熄焦
循环水等,以及与之相配套的地基处理,供电,电信,仪表,总图运
输,消防等辅助的配套设施.该工程基础主要采用直径为6O0nⅡn
的钻孔灌注桩,部分采用直径600mm的管桩,混凝土设计强度等
级C25一C30,工程桩总数320根.
建设场地地层结构与特征由上至下依次为:
①杂填土,场区
内均有分布,层厚0.80m一12.80m;
②淤泥质粉质粘土,主要分布
在除氧水泵房,干熄焦和综合电气室一带,层厚0.70m—l3.20m;
③粉质粘土,主要分布在除盐水站和汽轮发电站附近,层厚O.70m~
9.5m(c35);
④残积土,全场分布,厚度0.8m一6.3m,层面埋深
9.55m~20.63m;
⑤中风化砂岩,全场分布,厚度0.70m~12.15m,
层面埋深15.50m一23.50m.在厂区内未发现岩溶,滑坡,危岩,
泥石流,采空区等不良地质作用,地下水及土壤对混凝土无腐蚀性.
2试桩选取及基本参数
根据本工程的进度安排和现场的实际情况,这次试验共选取
了有代表性四根桩来检验工程桩的单桩竖向抗压承载力.这四
根分别是27号桩,38号桩,4l号桩和21号桩,其中27号桩,
38号桩,41号桩的设计类型为钻孔灌注桩,2l号桩为预制管桩.
它们的基本参数见表1.
2.1试验方法
本次试验依据JGJ106-2003建筑基桩检测技术规程(以下
简称规范),本试验采用堆载平台法,上面堆放钢条,堆放时要均
匀,构成加载反力系统(见图1).用油压千斤顶进行加载.通过
对称布置于桩头的百分表测量桩的变形情况,百分表的分辨力不
小于O.01mm,量程为500mm.所有百分表均用磁性表座固定在
具有一定刚度的基准梁上.
裹1试桩的基本参数
混凝土桩长桩身承载力最大实验桩号桩端持力层
强度等级直径/mill特征值/kN荷~~/kN
27号C25⑤中风化砂岩16.260o10b02O00
38号C⑤中风化砂岩16.16001O002000
41号C25⑤中风化砂岩21.16001O0o2000
2l号C25⑤中风化砂岩22.0600l30o26oO
2.2试验设备及桩基实验前的准备工作
5000kN千斤顶1台;
压力传感器1只;
百分表2只;
位移测
量基准梁采用60mm×
2000mm钢管1根;
手动油泵站一个;
堆
载用钢条约150根,每根重约1.8t,规格6000tonix200咖×
200mm;
圆形钢板2块,规格6seemillx20nlnl,分别安置在桩头和
千斤顶顶部;
所有设备总加载能力不小于3000kN;
50t吊车一台.
实验前,对试桩进行开挖,清除桩头浮浆,以方便放置仪器,
桩帽进行特别制作.所有准备工作做好后,安置仪器.加载装置
示意图如图1所示.
注:
l—桩身;
2一千斤顶;
3一百分表;
4一圆形钢板;
5--位移测量基准梁
上部堆毅物为钢条
圈1加载装置示意圈
2.3试验荷栽分级及沉降观测
[3]卢廷浩.岩土数值分析[M].北京:
中国水利水电出版社,[4]
20o8:
6o_78.
熊种.边坡稳定性分析方法综述[J].山西建筑,2010,36
(15):
121—122.
ComparisononapplicationOffiIliteelement
anddiscreteelementmethodanalysisonslopestability
CHENYou-liangRENXu?
kaiLIUMing-liang
(DepartmentofCivilEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)
Thispaperanalysedthestabilityofsanlecontinuityrockslopeusingfiniteelementanddiscretedementtwomethods,comparedthefi—
niteelementanddiscreteelementcalculationresultsfromthecalculatedprinciple,calculationofanumberofjointrockslopetwoaspects,gained
someconclusions.SOa8tobetterguidethecalculationofslopestability.
finiteelement,discreteelement,slopestability,safetyfactor
2012—02—15
周华林(1987-),男,在读硕士
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