基于Ansys滑动面搜索与加筋边坡稳定性分析

• 作 者: 张伟
• 出 处: 江西理工大学
• 发表日期: 2018年期
• 关键词: 能量释放 弹性应变能 体积 滑动面 加筋边坡

在当今国内外自然灾害频发的背景下,对边坡的加固变得越来越重要,具有较高的研究价值,对保障广大人民的生命财产安全起到重要作用。利用ansys软件完成了基于弹性应变能突变的滑动面搜索方法,得出最小加筋长度为6m。本文还运用ansys软件模拟分析加筋边坡稳定性,通过和未加筋边坡位移和塑性变形对比,说明筋材能够有效的提高边坡的稳定,同时也研究了加筋层数、筋材长度和土体重度三种影响加筋边坡稳定性因素做了分析,得出了一些对边坡加筋形式有指导作用的结论,分析了加筋边坡内部应力、应变特性以及土工格栅特性。本文主要的研究内容和研究成果如下:(1)分析了整个边坡的能量储存、能量转换以及能量释放。边坡破坏的过程是一种能量释放的过程,随着折减系数的增加,弹性应变能先增大后减小,边坡体积先减小后增大,弹性应变能释放减小,体积增大,说明部分弹性应变能转化成了边坡动能,体积突变过程和弹性应变能趋势转换几乎是同步的,弹性应变能突变和体积突变可以作为边坡破坏的参考。(2)边坡失稳破坏时滑动面处会发生滑动和塑性变形,而这种能量最直接的来源就是滑动面处土体的弹性应变能释放,基于这种理论,我们开发了一种滑动面搜索方法,并用ansys软件完成了对经典边坡滑动面位置的确定,该方法与Spencer法所得滑动面基本接近,说明这种方法是可靠的。(3)在运用ansys模拟加筋边坡分析时,随着加筋层数的增加,边坡最大水平位移降低明显,当加筋层数达到四层时,减少不是很明显,在工程实际中应当合理添加层数,过多只会造成浪费;筋材长度达到7.5m才会对边坡稳定起到作用,筋材增加到17.5m,最大水平位移减小的幅度越来越小;随着土体重度的减小,加筋效果越明显,有效的抑制了水平扰动,随着土体重度增加,反而不明显。(4)分析了加筋边坡内部稳定性,加筋后土体应力、应变都呈减小趋势,边坡达到临界状态时,斜坡和边坡顶部土体应力、应变发生震荡,应变、应变关系不再是线性,发生了明显的塑性变形,边坡中下部土体较为稳定,土工格栅的位移呈现两边小、中间大,总体位移比格栅周围土体小,体现了格栅的较好的抗拉性能。