软土地基上模袋围堰稳定分析方法研究

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在我国广东省的珠江三角洲一带,地基土以软土居多,地下水丰富,增加了围堰工程的难度。由于土工布在软土地基应用方面具有良好的排水、隔离及过滤作用,可以提高软土地基上结构的稳定性。于是提出了用土工布缝制成袋型,用水力吹填的施工方法,将砂土灌入袋中,构筑成定型的围堰的方法,此种围堰类型称作为模袋围堰。本文主要研究模袋围堰稳定分析的计算方法,目前分析边坡稳定的计算方法有三种:极限平衡法、极限分析法、强度折减法。本文重点研究了基于极限平衡法和强度折减法算边坡稳定时的差异,并对比复杂荷载下地基极限承载力法,得出强度折减法是模袋围堰的稳定分析比较合适的方法,而对于软土地基复杂荷载下地基极限承载力方法更方便工程的运用。首先,对于无反压平台和有反压平台的边坡稳定进行了数值模拟,从安全系数和搜索出的可能滑动裂面两方面分别比较两种方法,结果表明对于无反压的均质边坡,两种方法的计算结果几乎吻合;对于有反压复杂荷载作用下的边坡,两种方法差异很大。接着依据杨光华教授提出的复杂荷载下地基极限承载力一般公式进行案例研究,对比三种方法的结果,分别得出相应的适用范围。考虑反压宽度对安全系数的影响,基于强度折减法计算的结果显示随着反压宽度的增加,安全系数呈非线性递增,最终增长幅度趋于零。其次,考虑加筋土工格栅对边坡稳定的影响,将土工格栅看做不能受压受弯,只能受拉的单元考虑,在加了土工格栅计算出的安全系数对比无土工格栅下的安全系数确实有增大,强度折减法增加的比较明显,而极限平衡法增加的较少。最后,用复杂荷载下地基极限承载力法、强度折减法和极限平衡法对实际工程案例分别进行计算,结果可证明强度折减法确实是一种模袋围堰稳定计算可靠的分析方法;地基极限荷载法适用于较软的软土地基;而由于极限平衡法建立在假设的基础上,自身存在不足,计算出的结果偏于保守。
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