锚杆支护边坡的有限元比较分析
土木工程知识点-预应力锚杆柔性支护的局限性
土木工程知识点-预应力锚杆柔性支护的局限性
就像大多数支护方法一样，预应力锚杆柔性支护技术不是普遍适用的,必须清楚的了解其局限性。
在通常情况下，通过恰当的设计或施工预防措施，从技术上可以解决这些局限性，但这样又往往导致该方法不再具有经济实用的特点。
（1）锚杆施工要求在土体中形成一般为2m左右高的路堑。
因此，土体必须有一定程度的天然粘结和胶结，否则就需要进行掏槽、护道或减少路堑开挖层高度以稳定开挖面，这就增加了施工的复杂性和施工费用。
（2）现场需要有允许设置锚杆的地下空间。
在城市中心地带，拟开挖基坑邻近的建筑有地下室或建筑物基础且水平距离较小，锚杆无法设置，这时可用桩锚技术来完成支护，通过下调锚杆的位置和加大倾角使锚杆在地下室或建筑物基础下穿过。
（3）对钻孔困难的地层或限于当地设备条件而钻孔困难的地层，钻孔费用过高，导致整体造价提高。
（4）在软粘土或易发生蠕变的粘土等土层，由于锚杆在这些土层中的摩阻力低，锚杆不可能有效的发挥其支撑能力，为了保持足够的稳定水平，需要较长和高密度的锚杆，这在经济上是不合理的。
有人认为建立新形式的标准化始走向建筑和谐的唯一道路，并且能用建筑技术加以成功地控制．而我的观点不同，我要强调的是建筑最宝贵的性质是它的多样化和联想到自然界有机生命的生长．我认为着才是真正建筑风格的唯一目标．如果阻碍朝这一方向发展，建筑就会枯萎和死亡．要使建筑结构适合于环境，要注意到气候，
地位和四周的自然风光，在结合目的来考虑的一切因素中，创造出一个自由的统一的整体，这就是建筑的普遍课题，建筑师的才智就要在这个可提到完满解决上体现。
边坡有限元稳定性分析方法应用浅析
边坡有限元稳定性分析方法应用浅析本文以具体工程为案例，采用不同的线弹性有限元分析方法，对某工程区边坡进行稳定计算，并将结果对比分析，为工程设计提供理论支撑。
标签：边坡；线弹性有限元；变形；应力0 引言目前，边坡稳定性的分析方法主要有极限平衡法、塑性极限分析法和有限元法等。
极限平衡法目前应用最为广泛，该方法视潜在滑体为刚体，未考虑应力—应变关系，不能求得边坡的真实受力状况。
塑性极限分析法虽克服了上述不足，但也只能给出假设滑动面上的应力场和位移场，同样不能考虑整体变形对其稳定的影响。
而有限元法其优势在于可计算土坡的变形和应力分布，大致确定潜在滑动面的位置，为工程设计提供更可靠的依据。
本文以具体工程为案例，采用两种不同的有限元方法对其稳定性进行研究分析，得出的结论可供工程设计参考。
1、工程及边坡概况某工程位于甘肃省境内，属三等中型工程，左岸坝肩边坡属枢纽区A类Ⅱ级边坡，区域地震基本烈度为Ⅶ度，设防烈度为Ⅶ度。
工程坝址位于峡谷进口处，两岸山体相对高差大于150m。
坝址左岸为岩质岸坡，自然坡度70～80°，局部近直立，岩体中未发现顺河向断层和缓倾角软弱结构面，中陡倾角结构面规模较小；岸坡岩体强风化（或卸荷）厚度5～10m，局部15m，弱风化带厚度一般15～20m，局部达25m左右；透水性小于3Lu的岩体埋深35m左右。
2、边坡稳定分析2.1 计算模型由于天然边坡顺河向地质情况及边坡体形变化不大，计算模型可以简化为平面应力应变问题进行计算。
按照实际地形进行建模，横河向宽度约170m，铅直向高度约300m。
模型左右边界施加对应方向的法向约束，模型底部边界施加竖向约束。
计算模型采用ANSYS平面有限元单元划分为四节点四边形单元，模型单元17472个、节点17849个。
采用PHASE2离散网格划分为三节点的三角形单元，模型单元3004个、节点1699个。
计算模型及划分网格见图2.1-1。
按照左岸坝肩边坡不同时期，分为天然工况、正常蓄水工况、正常蓄水工况+暴雨、正常蓄水工况（天然工况）+地震荷载。
基于极限平衡法及有限元法的边坡稳定性综合分析
基于极限平衡法及有限元法的边坡稳定性综合分析随着城市建设的快速发展，边坡工程在现代土木工程中扮演着重要的角色。
边坡工程的稳定性分析是边坡设计的基础，对于预防边坡灾害和保障工程安全具有重要意义。
目前，常用的边坡稳定性分析方法主要有极限平衡法和有限元法。
本文将结合这两种方法，进行边坡稳定性的综合分析。
极限平衡法是一种经验法，它基于土体的界面平衡原理和力学基本原理，运用边坡倾覆和滑动的平衡条件，来判断边坡的稳定性。
极限平衡法根据土体的内摩擦角和抗剪强度，计算边坡的安全系数，并判断边坡的稳定性。
在进行极限平衡法分析时，需要确定土体的物理性质和工程参数，如土体重度、土体摩擦角和土体的抗剪强度等。
还需要确定边坡的几何参数，如边坡的高度和坡度等。
通过计算这些参数，可以得到边坡的稳定状态。
有限元法是一种数值分析方法，它基于土体的弹性力学和塑性力学原理，通过将边坡划分为无数个小单元，利用节点间的位移和应力关系，求解边坡的力学行为和变形情况。
有限元法需要建立边坡的有限元模型，并进行边界条件的设定，如边坡的支撑情况和外载荷等。
通过求解有限元模型的位移和应力场，可以得到边坡的力学行为和变形情况。
根据土体的破坏准则（如 Mohr-Coulomb准则），可以计算边坡的稳定系数，并判断边坡的稳定性。
与极限平衡法相比，有限元法可以更准确地描述边坡的力学行为和变形情况，同时考虑了土体的非线性和复杂边界条件。
有限元法需要建立复杂的有限元模型，并对模型的参数和边界条件进行合理的设定，需要较多的计算资源和时间。
在实际工程中，通常将极限平衡法作为快速预估和初步设计的工具，将有限元法作为精细分析和优化设计的工具。
基于极限平衡法和有限元法的边坡稳定性综合分析，可以充分考虑土体的力学行为和变形特性，得到较为准确和可靠的边坡稳定性评价结果。
在进行边坡工程的设计和施工中，可以根据不同的需求和精度要求，选择合适的分析方法，并结合实际工程经验，进行边坡稳定性的评估和优化设计，以确保工程的安全可靠性。
岩质边坡锚杆框架梁加固的有限元分析
１ 岩 质 边 坡锚 固支 护有 限 元分 析
１ １ 工 程 概 况 ．
石 家 庄 至 武 汉 高 速 铁 路 客 运 专 线 Ｄ １６ Ｋ１ ２ —
９ ７ ０ ～ＤＫｌ ２ —０ ５ ２ ９ ．７ １ ７ ８ ． ７边 坡 属 于 丘 坡 地 貌 ， 地
［ 稿 日期 ］２ １ 一１ 一２ 收 ０Ｏ Ｏ ３ ［ 作者简 介］李书兵 （９ ２ ，男 ， １ ７ 一） 湖北武汉人 ， 中铁十一局集 团有 限公 司高级 工程师 ， 工学硕 士， 研究方 向为结构工程和 工 程 加 固研 究
喷混 植 生 防护 ． 、 级 边坡 坡率 分 别 为 １： ． 、 二 三 １５ １ ： ． ５ 二 、 级 边 坡 均 采 用 长 １ 锚 杆 框 架 防 １７ ， 三 ２ｍ 护， 锚杆 孔 径 ７ ０ ｍｍ， 孔 锚 杆 分 别 采 用 ２根 ｊ ２ 单 ２ ５ 『 ｍｍＨＲ ３ ５级 钢筋 ， Ｂ３ 间距 ３ ０ｍ， ． 锚孔 采 用 Ｍ３ ０水 泥 砂浆 灌注 ， 框架 内采 用挂 网喷混植 生 防护． 第 二 在 次 开挖之 前坡 脚 部 位 设 置 截 面 长方 形 尺 寸 ２ ２ ． ５ｍ
是 一种 “ 动” 被 的支护 结构 ，岩体 变 形通 过 粘结 材 料 传 递 给锚 杆 ，导 致 其 受 力 并 加 固岩 体 口 ； 应 力锚 预 索则 是一 种“ 主动 式” 护结 构 ，通过 对 锚 索施 加 预 支 应力 将 滑动 岩体 与 稳定 岩 体 紧密 连 结 为 一体 ， 增加 岩体 各层 面 的抗 滑力 ； 于坡 面 一定 深 度 的框 架梁 嵌 通 过 与锚 杆 （ ）连 接形 成锚 杆 （ ）框 架 梁 整体 结 索 索
意义．
［ 关键 词 ］岩 质 边 坡 ； 限元 ； 杆 ； 滑 桩 ； 坡 稳 定 性 有 锚 抗 边 ［ 图 分 类 号］ＴＵ ５ 中 ４７ ［ 献 标 识 码 ］ Ａ 文 ：
预应力锚杆挡土墙三维有限元分析
预应力锚杆挡土墙三维有限元分析摘要：预应力锚杆挡土墙在土木工程领域应用已经很广，但理论研究还较滞后。
通过有限元数值模拟方法，建立预应力锚杆挡土墙加固边坡的三维有限元模型，对预应力锚杆挡土墙和普通锚杆挡土墙加固边坡的水平位移进行了比较分析，对锚杆轴力随开挖的变化进行了探讨，得出了预应力锚杆挡土墙的水平位移控制作用和锚杆轴力变化规律。
关键词：预应力锚杆挡土墙；三维有限元；位移；轴力1 引言预应力锚杆挡墙是用于基坑开挖和边坡稳定的一种新型的支护技术，是贾金青博士于20世纪90年代初提出并应用于实际的[1]，该方法由于其工程造价低，施工方便，变形小和施工安全等显著优点，在我国已得到广泛应用。
但到目前为止尚未有一个较为完善的计算模型能模拟其支护机理和力学性能，且其理论明显滞后后工程实践。
且目前对预应力锚杆挡墙的研究多集中在土体中[2,3]，基于此，本文采用数值计算方法对预应力锚杆挡墙在破碎岩体中的应用进行分析研究，以期能对理解预应力锚杆挡墙的工作机理有所裨益。
2 三维有限元模型的建立2.1 计算参数取值为了使分析具有一般意义，建立理想化模型。
锚杆挡土墙高9m，墙顶为一6m宽的道路，荷载为25kpa，竖直开挖，预应力锚杆孔径为130mm，锚杆钢筋采用φ36二级钢筋，预应力锚杆长9m，其中自由段5m，内锚固段4m，初始预应力值为100kn，预应力锚杆间距为2.5m×2.5m，倾角15°。
锚杆挡墙肋柱为300mm×400mm，挡土板厚度为200mm。
岩体、挡土板和肋柱均采用solid45单元,锚杆采用三维杆单元link8单元模拟。
岩体弹性模量e=300mpa，重度为22kn/m3,粘结力c=30kpa,内摩擦角为25°，泊松比为0.35。
锚杆弹性模量e=2e5mpa，重度为78kn/m3,泊松比为0.2，根据有关参数，计算锚杆极限承载力为216kn。
混凝土弹性模量e=28000mpa，重度为25kn/m3, 泊松比为0.25。
基坑边坡支护的应用及有限元分析
基坑边坡支护的应用及有限元分析刘华东【摘要】由于受施工现场状况和降水条件的影响,放坡支护不能保证边坡安全可靠的要求,需要确定一种更加安全适用的支护措施.采用强度折减的有限元法对基坑边坡进行模拟,将支护后的边坡与自然放坡情况下的边坡进行三维数值分析.强度折减的有限元法对本研究具有一定的可行性,自然放坡受到周边荷载作用以及降雨条件下雨水入渗等因素的影响,边坡稳定性将得不到保障,采用锚拉支护能够避免贯通面的出现,从应力和变形角度分析,锚拉支护在桩身位移、桩身弯矩以及桩身剪力方面较自然放坡都有明显的变化.锚拉支护在本研究中具有一定的工程价值,能够有效应对复杂的现场状况.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】5页(P6-10)【关键词】强度折减法;有限元法;基坑边坡;锚拉支护【作者】刘华东【作者单位】中国水利水电第十一工程局有限公司,郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TU473基坑开挖是基础工程施工过程中的难题，也是工程界研究的重点课题之一。
在不同的工程地质条件和现场环境下选择适合的施工方案和边坡支护手段成为基础工程施工的决定性因素，如何更为有效、更为经济合理的选取边坡支护方案成为开发商、设计单位以及施工单位聚焦的热点问题。
基坑支护结构的安全和稳定受到工程地质条件、水文地质条件、场区建筑物分布情况、降雨条件下雨水入渗等因素影响，使得设计考虑的因素较多而使有限元分析较为复杂.李青青[1]从研究临近建筑物对基坑变形、支护结构位移出发，确定了建筑荷载作用下应力有效影响范围，对于实际工程具有一定的参考价值，刘天水[2]通过建立合理的三维边坡降雨入渗模型，综合考虑地表径流与地下流，并进行了流固耦合计算，对不同降雨强度下三维边坡的变形进行分析。
锚拉支护是当下基坑支护常用的一种支护方式，针对锚拉支护的应用，王邓峮[3]通过数值模拟研究了预应力锚杆支护方式，由此说明了锚拉支护能够更好的控制基坑的水平位移与坡顶沉降，同时，锚杆的安放位置对支护结构的稳定性也有一定的影响。
基坑边坡锚杆加固的有限元分析
（） ３
（） ４
安全系数定义与有 限元法相结合 ， 按照某一系数 Ｆ 逐步 ｓ 由 （ ） （ ） 可 以得 出 安全 系数 和增 量 步 ｔ １～ ４ 式 的关 系 ： 将土的实际抗剪强度参数进行折减 ，基于折减后的抗剪 Ｆ日 ＝ （） ５ １ ０９ － ．ｔ 强度 进 行 一 系列 的有 限 元 分析 ，直 至 所 选定 的折 减 系 数 Ｆ 使 得 边 坡 达 到 临界 失 稳 状 态 ，此 时 的 Ｆ 即 为 安 全 系 １ 屈 服 准 则 ｓ ｓ ． ２
数 。 过 这 种 方法 还 可 以 同 时得 到 临 界 滑裂 面 的位 置 ， 通 对 于 用锚 杆 或 土钉 加 固基 坑 边坡 的 问题 ，还 可 以 为锚 杆 或
相 同的计算模 型可以采用不 同的屈服准则【】在本 ２，
土钉的长度及方向的选择提供参考依据 。
文的有 限元计算 中采用 ＭｏｒＣ ｕ ｍ ｈ－ ｏｌ ｂ准则作 为屈 服准 ｏ 则。 根据主应力 的定义和以压应力为负的规定 ， 该准则可
第 ３ 卷第 ８ １ 期
Ｖｏ ＿ ｌ ｌ Ｎｏ８ ３ ．
企 业 技 术 开 发
Ｔ ＨＮＯＬ ＥＣ ０ＧＩ ＣＡＬ ＤＥ Ｌ ＭＥ ＮＴ ＲＰ Ｓ ＶＥ ０Ｐ ＮＴ ０Ｆ Ｅ Ｅ ＲＩ Ｅ
２１ 年 ３ ０２ 月
Ｍ ａ ．０１ Ｅ２ ２
基 坑 边 坡锚 杆 加 固的有 限元 分 析
系数的影响不大 ， 因此在分析过程中 ， 这两个弹性参 数设 大力的发展 。 在当前 的城建工程 中， 地下建筑 已经成为重 为实 际值 ，而 将粘 聚力输 入成 关于 场变量 ０的函数 ｃ
要 的 组成 部 分 ，基 坑 边 坡 的稳 定也 成 为 工 程设 计 和 施 工 中需 要 重点 考 虑 的 问题 。 由于 城 市施 工 中受 到 场地 因素 的制 约 ， 多 时 候 需要 采 用 较 陡 的边 坡 ， 实 施 一定 的加 很 并 固措施。本文将采用场变量控制的有 限元强度折减法对 （ ）将 内摩 擦 角输 入成 关 于 场 变 量 Ｏ的 函数 ‘ ｅ 。 ０， ｐ ） 由于 （ 在 有 限元 软件 中输 入 参 数 时 ， 聚 力 ｃ 能 为 ０ 因 此 在 粘 不 ， 整 个 分 析 步 中 ， 定 １ 由 １ 减 到 ０１而 不 是 折 减 到 设 瓜 折 ．， ０故而得到 ： ，
锚杆挡土墙结构的三维有限元分析
值模拟方法 ， 建立锚杆挡土墙结 构的三维有 限元模 型， 模拟 了锚 杆挡土墙 的“ 逆作法” 工过程 。计 算结果表 明 ： 施
（ 开挖面最大水平位 移在离坡脚 １３处 ； 锚杆轴力体 现为两端小 ， ／ ② 中间大的 “ 抛物线 ” ； 随着开挖的进行 ， 状 ③ 边
坡 的 潜 在 破 裂 面 向 里 发展 ， 在 破 裂 范 围增 加 。 潜
着锚杆挡土墙施工过 程的变化规 律 ， 并与不进 行锚杆 挡土墙支护的情况进行 比较分析。
１ 三维 有 限元 模 型 的建 立
咧 锚杆的作用 范围作为分析对 象 ， 建立 的三维 有限
元 模 型 主 要 考 虑 具 有 有 限 尺 寸 的 一 列 锚 杆 对 半 无 限
薄层岩体的整体三维作用 ， 锚杆采用 杆单元进行模拟。
为 ２ 。泊 松 比为 ０ ３ 。锚 杆 弹 性模 量 Ｅ＝ ｅＭ ａ重 ５， ．５ ２６ Ｐ ， 度 为 ７ ｋ ／ 泊 松 比 为 ０２ 混 凝 土 弹 性 模 量 Ｅ： ８Ｎ ｍ ， ．。
程进行了模 拟。其具体步骤如下 ：
第一 步 ： 杀死 ＬＮ ８单元 ， ＩＫ 即锚杆不起 作用 ， 计算 自重应力 场。第 二步 ： 开挖 至 一 ．ｍ， 死相应 的土 ２０ 杀 体单元。第 三步 ： 开挖 至 一 ． ｍ， 时施 作挡墙 至 一 ４５ 同 ２ ０ 激活第一排锚杆。第 四步 ： ． ｍ， 开挖 至 一 ． ｍ， ７ ０ 同时 施作挡墙 至 一 ． ｍ， ４ ５ 激活第 二 排锚 杆。第 五 步 ： 挖 开
取六面体八节点等参 单元进行 划分 ， 从而使 单元形状
比较规则 ， 尽量避免 相邻 网格 大小发 生突变 。模 型共
采 用 了单 元 １０ ８个 ， 点 １７ ２个 。 ６０ 节 ８９
锚杆支护方式对边坡稳定性的影响研究
［ ｙｗｏ ｄ ］ａ ｃ ｏｉｇｓｐ ｏ ； ｔｂ ｉ ｎ ｌｓ ｆ ｌｐ ；Ｍｏｇｎｔ ｎＰｉ ｅｈｄ ｎ ｈ ｒ ｇ Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｈｒ ｕ ｐ ｒ ｓ ｉｔ ａ ａ ｉ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔ ａ ｌｙ ｙｓ ｓ ｒｅ ｓ ｒ－ｒ ｅｍ ｔｏ ；ａｃ ｏ ｎ ｅ ｃ ｉ
ａ ｃ ｏａ ｅ ａ ｌ ｎ ｈ ｒｇ ｎｇｅ，ａ ｈ ｒ ｅ ｇｈ，ａ ｃ ｏ ａ ｅ ｏ ａｉ ｎ ｎ ｔ ｅ ｎｃ ｏ ａｒ ｎ ｅ ｅ ｔ ｎ ｏ ｓｄ ｒｔｏ ．Ｔｈ ｎｃ ｏ ｌｎ ｔ ｎ ｈ ｒ ｇ ｌｃ ｔｏ ａ ｄ ｈ ａ ｈ ｒ ｒａ ｇ ｍ ｎ ｉ ｃ ｎ ｉ ｅ ａｉ ｎ ｅ
Ｉ ｖ ｓ ｉ ａ ｉ ｅ ｏ ｈ ｎ ｕｅ ｃ ｓ ｏ ｎ ｈ ｒｎｇ ｓ ｐ ｒ ｉ ｇ ｎ ｅ ｔｇ ｔｖ ｆ ｔ ｅ ｉ ｆ ｎ ｅ ｆａ ｃ ｏ ｉ ｕ ｐｏ ｔｎ ｌ ｍ ｏ ｅ ｆ ｒ ｓｏ ｅ ｓ ａ ｉ ｔ ｄ ｏ ｌｐ ｔｂｌ ｙ ｉ
ＴＡＮＧ ｂ ｉ，Ｊ ＡＮＧ ａ ｈ ｎ ，ＨＵＡＮＧ ｅ Ｈｕ ｅ Ｉ Ｈｕ ｃ ｕ Ｗ ｉ
ｃ ｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｔｆｒ ｔａ ｈ ｎ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓｔ ｇ ｔ ｅ ｔ ｈ ｎ ｈｏ ｃ ｔｏ ｒ ｍ ｈ ｏ ｌ ｐ ｏｔ ｅ ｄ ｗｎ ｉｎｔｉ ｃ ｅ ｓ ｓａ ｓ ｎｄ ｔ ｅ ｅ ｒ ａ ｅ ｏ ｅｈ ｒｗｉｈ ｔ ｅ ａ ｃ ｒｌ ａｉｎ ｆｏ ｔ ｅ ｔｐ ｓｏ ｅ ｔ ｈ ｏ ｉ ｏ ｓｏ ｅ， ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅｙ ｃ ｅｆｃｅ ｔｉ ｈ ａ ｇ ｓ ｅ ｈ ｎｃ ｏ ｓ ｌｃ ｔ ｄ ｏ ｈ ｏ ｒｐ ｒ ｆｔ ｅ ｓｏ ｅ； ｌｐ ｎ ｈ ａ ｔ ｏ ｆｉ ｉｎ ｓ ｔ ｅ ｌ ｒ ｅ ｔｗｈ ｎ ｔ ｅ ａ ｈ ｒｉ ｏ ａｅ ｎ ｔ ｅ ｌｗｅ ａ ｔｏ ｈ ｌｐ ｆ ｔ ｅ ａ ｈ ｒｌ ｃ ｔｄ ｏ ｈｅ ｌｗｅ ａ ｆｅ ｔｔ ｅ ｓ ｆ ｔ ｏ ｆｉｉｎ ｆａ ｃ ｏ ｅ ｌ ｐ ｓ ｒ ａ ｌ ｈ ｎｃ ｏ ｏ ａｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ｐ ｒ ｅｆ ｃ ｈ ａｅ ｙ ｃ ｅｆｃ ｅ ｔｏ ｎ ｈ ｒ ｄ ｓｏ ｅ ｍｏ ｔｇ ｅ ｔ ｔ ｙ
柱板式锚杆加固边坡有限元模拟与效果分析
积层 ， 紫红色 、 松散 、 隙率大 、 孔 易渗水 ， ２ ％左 右的基岩风化 残 含 ５
பைடு நூலகம்
２ 有 限 元法对 滑体 处治 效 果的模 拟 分析
根据勘 察报告 ， 处滑体 剖面 自上而下 的岩 层为 ： 黏土 冲 ２ １ 建 立 模 型 该 ① ． 在有 限元建模过程 中我们做 了以下假 设 ： ） １ 为了减除 因模 型 余砾块 ， 粒径 ２ｍＨ～５１Ｉ ， １ Ｉ１厚度约 ２ｍ； 强风 化砂岩层 ， ＴＩ ② 以紫红 外形奇异 引起 的计算不收敛 ， 模型进行 一些局部 的简化 。如对 对 色亚黏土为主 以及与泥质粉砂 岩风化碎块组成 ， 中夹 ５ ％左右 粒 风化程度不 同的地 层界 面 的考虑 ， 采用 直线还 是折线 来代 替。 ０ 是 径 ０ ５ｃ ． ｍ～４Ｃ ｎ的碎块 ， Ｔ 厚度 ３ｍ～１ ０ｍ。第 １号 、 ２号滑体 主要 ２ 假设在所 分 析计算 的地 层 区域 内， 存在 断 层等 不连 续 的 因 ） 不 是 沿 该 滑 动 带 底 板 滑 动 ； 中 风 化 砂 岩 层 ， 紫 红 色 的 粉 砂 岩 为 素 ， ③ 以 每层岩体 内部在水平方 向上 同质 均匀。 每级加载后在第 １小时 内应在 ５ｒｉ，５ｍｉ，０ｍｉ，５ｍｉ， 上 ， 吊车将钢筋笼 （ ｎ １ ｎ ３ ｎ ４ ｎ ａ 用 含声测管和位移棒 ） 吊起 与荷载箱顶 板焊接 所 并确 保钢 筋笼 与荷 载箱起 吊时不会脱 离 ）保 证 ， ６ ｎ ０ｍｉ 测读一次 ， 以后每隔 ３ ｎ ０ｍｉ 测读 一次。每次测读值记入试 （ 有主筋围焊 ， 钢筋笼轴线与荷载 箱轴 线重 合 ， 点焊 喇 叭筋 ， 再 喇叭筋 上端 与主 验记录表。
巷道锚杆支护有限元分析
采 矿 活动 中巷 道 的 掘进 或 回采 影 响 引 的 趋 势 是 围 岩 向 巷 道 内产 生 位 移 。 烈 的 强
通 过 上 述 方 程 即 可 求 解 出 煤 巷 开 挖 及
该 模 型 基 于 某 矿 区 的 实 例 ， 于 该 矿 由
区巷 道 断 面 为矩 形 ， 故取 其 水 平 方 向的 １ ２ ／
立 即 对 围岩 提 供 支 护 能 力 ， 合 在 松 散 岩 适 ２ ３ ２加 固区 围岩 特 性 计 算 ．． 计 算 采 用 等 效 节 点 力 法 ， 开 挖 时 先 体 中 作 为 临 时 支 护 使 用 ， 且 有 很 好 的 经 未 并 煤 巷 开 挖 之 后 ， 采 用 管 缝 锚 杆 进 行 先 求解方程 ： 济 效 益 。 缝 锚 杆 的 外 径 一 般 比 软 弱 围岩 初期 支护 ， 据 管缝 锚 杆 的作 用 机 理 ， 管 根 可以
起 围岩 的应 力 状 态 发 生 变 化 ， 种 变 化 总 支 护 结 束 后 的 各 项 参 数 …。 这 变 形 不 仅 导 致 大 量 的 维 修 工 作 ， 加 了维 ２ 数值模 拟 增
修 费 用 ， 且 还 影 响 了矿 井 的 安 全 。 而 因此 ， 很 多 矿 区采 用 锚 杆 对 巷 道 进 行 支 护 ， 取 化软 件之 一 ， 并 ＡＮＳ 软 件 在 结 构 非 线 性 分 ＹＳ 线性 有 限 元 理 论 对 回采 巷 道 围岩 的稳 定 性 性 和 接 触 非 线 性 。 及 支 护 机 理 进 行 分 析 ， 证 了对 回 采 巷 道 ２ １支护 方案 验 ． 进行锚喷支护的有效性 。
集 中 力模 拟加 在 锚 索 上 的 预应 力 。
总应力： ｝ 。 ｛ ｝ ＝ ｝△ ＋
基于有限元分析的锚杆锁力性能研究
基于有限元分析的锚杆锁力性能研究锚杆锁力性能是岩土工程中一个非常重要、关键的问题。
在数十年的生产和科研实践中，人们通过不断的实验研究和理论分析，对锚杆锁力性能有了深刻的认识。
而近年来，随着计算机技术的不断发展和有限元分析方法的广泛应用，基于有限元分析的锚杆锁力性能研究也得到了越来越广泛的关注。
有限元分析作为一种高效、精确的计算方法，已经被广泛应用于各个领域。
在锚杆锁力性能研究中，有限元分析可以对锚杆锁力进行精确计算，预测锚杆的力学性能，并给出实用的设计和施工建议。
下面，我们将从以下几个方面探讨基于有限元分析的锚杆锁力性能研究。
一、锚杆锁力机理的概述锚杆锁力指锚杆在锚固体内的抗拉能力，也称为锚接力。
在实际工程中，锚杆的锚接力是锁定斜坡、隧道、厂房等地下建筑物的重要参数，是保证工程安全的关键因素。
锚杆锁力机理主要包括力学和渗流两个方面。
在力学方面，锚杆锁力的大小取决于锚杆本身的承载能力和锚杆固结与土体之间的协同作用。
在渗流方面，锚杆固结体与周围土体的渗透系数、渗透能力以及渗流场等因素都会影响锚杆的抗拉性能。
二、有限元分析在锚杆锁力性能研究中的应用有限元分析方法的应用为锚杆锁力性能研究提供了一条高效、精确的途径，可以通过数值模拟，预测锚杆锁力大小和锚杆力学性能，并辅助对锚杆结构的设计和施工提出合理的建议。
在有限元分析中，一般通过三维有限元模型对锚杆系统进行建模，考虑锚杆的几何形状、材料性质以及岩土体的力学特性，利用有限元方法求解出锚杆固结体内部的应力、应变、渗流场等信息，然后据此分析锚杆锁力特性和固结体稳定性。
三、有限元分析中常见的问题和解决方法在锚杆锁力的有限元分析中，常见的问题包括有限元模型精度问题、边界条件设定和分析结果的验证等。
为了解决这些问题，以下提供一些常见方法：1. 优化有限元分析模型：通过对有限元模型几何尺寸、材料参数设置等方面的优化，提高分析结果的精度和准确性。
2. 设定合理边界条件：在锚杆锁力分析中，边界条件选择会影响到锚杆锁力的精度。
抗滑桩和锚杆支护边坡的数值分析研究
抗滑桩和锚杆支护边坡的数值分析研究发布时间：2021-07-08T07:08:19.078Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：李成龙[导读] 随着我国铁路公路的不断兴起，越来越多的边坡需要支护。
边坡支护的设计更多的是以理论计算和依据规范为主，但是理论计算和依据规范是否达到了理想的设计要求，设计的抗滑桩和锚杆数量等是否足够，是否可以降低抗滑桩和锚杆等支护措施的长度和数量，以达到降低工程造价的目的，同时也满足工程安全性要求，学者们针对以上问题应用数值模拟开展了大量研究，张玉芳[1]运用FLAC3D软件，对四种锚杆方案的支护效果进行研究，研究结果表明应根据边坡地形，适当地调整锚杆长度。
成都华丰工程勘察设计有限公司四川成都 610000摘要：为评价抗滑桩和锚杆组合措施支护边坡的效果，本文结合昭通市昭阳区边坡开展了数值模拟研究，通过对加固后边坡的水平位移、整体沉降、潜在滑动面等进行分析，对其加固措施进行评价，以上研究方法可对类似设计提供参考。
关键词：边坡稳定性；抗滑桩；锚杆；潜在滑动面；数值模拟1 引言随着我国铁路公路的不断兴起，越来越多的边坡需要支护。
边坡支护的设计更多的是以理论计算和依据规范为主，但是理论计算和依据规范是否达到了理想的设计要求，设计的抗滑桩和锚杆数量等是否足够，是否可以降低抗滑桩和锚杆等支护措施的长度和数量，以达到降低工程造价的目的，同时也满足工程安全性要求，学者们针对以上问题应用数值模拟开展了大量研究，张玉芳[1]运用FLAC3D软件，对四种锚杆方案的支护效果进行研究，研究结果表明应根据边坡地形，适当地调整锚杆长度。
刘冀等[2]通过FLAC3D软件分析锚杆分布、长度、倾角、间距等对边坡稳定性的影响，并提出了锚固优化设计方案。
杨湧涛[3]利用MIDAS软件，对重力式挡墙法、全长粘结型锚杆支护法以及预应力锚杆法三种方案下的边坡稳定性进行研究，结果表明预应力锚杆支护方案对边坡整体稳定性的提升最为明显，预应力锚杆支护为最优方案。
边坡支护桩工作机理有限元分析
边坡支护桩工作机理有限元分析作者：宋丹丹来源：《卷宗》2015年第08期摘要：支护桩是加固边坡的一项重要工程措施，利用ABAQUS有限元软件建立数值模型进行分析，比较不同桩间距对土拱效应的影响，分析土体各参数对桩、土的荷载分担比的影响，另外，通过给模型施加初始应力场的方式，研究不同围压下的桩的荷载分担比的变化情况。
其次采用土体强度参数折减法，系统地分析具有不同桩间距边坡-支护桩系统，求得各种情况下的边坡安全系数，总结出桩间距对边坡稳定性的影响。
关键词：支护桩；ABAQUS有限元软件；土拱效应；桩间距；边坡安全系数1.引言支护桩，亦称抗滑桩，作为加固边坡的一项重要的工程措施，在世界各地得到广泛地应用，然而一般的研究支护桩内力的方法都是将桩与土分开研究，而忽略了桩与土的相互作用，对于支护桩加固边坡的作用机理还没有统一的认识。
另外，支护桩形成的土拱效应也是桩土相互作用的一种形式，至今为止，对于土拱效应的认识还不够充分。
因此进行支护桩加固边坡的数值模拟计算研究对于认清支护桩的抗滑机制以及桩的土拱效应有着深远的理论意义，同时对于边坡加固工程中支护桩设计的合理、安全、经济等有着重要的现实价值。
2.土拱效应2.1 基本假定以及计算模型2.1.1 基本假定将研究对象简化为平面问题，桩体采用方桩。
假设方桩的边长为b，桩间距为s，桩前后土体范围取为25b，同时模型左右边将x方向约束，下边将y方向约束，上边施加均布荷载。
土体采用基于Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性模型，桩采用弹性材料模拟，桩土接触面上的共同作用采用库仑摩擦模拟。
2.1.2计算模型取方桩的边长b =2m，桩间距s = 4b=8m，桩与土摩擦系数，均布荷载p =15kpa。
土体以及桩的参数见表1。
2.2 土拱效应计算结果分析2.2.1土体参数对土拱效应的影响由图5可以看出随着内摩擦角的增大，桩的荷载分担比也增大，土拱效应越明显。
另外，当粘聚力较小时，这种影响更显著。
锚杆挡土墙联合支护边坡的有限元分析
格 构梁
格构梁嵌于边坡表面 ， 将 边 坡 的土 压 力
Ｐ ｌ ａ ｘ ｉ ｓ 程序是荷 兰 Ｄ ｅ ｌ ｆ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ研 制
开发 的 大型 岩土 工 程 软 件 ¨ 』 。Ｐ ｌ ａ ｘ ｉ ｓ 程 序 应 用 型 非 常 强， 能够模 拟 复杂 的工 程地 质条 件 ， 对岩 土 工程 的变 形
紧邻 建 筑 物 等 情 况 下 ， 可 考 虑 采 取 坡 脚 重 力 式 挡 土
墙 ＋上部 锚杆 格构 梁联 合 支护 的形 式 。 目前 常用 的稳
定性计 算 软件 仅对 单一 支护 形式 进行 计 算 和稳 定 性分 析， 对 于 这种 联合 支护 形 式 的整 体 稳 定性 计 算 尚无 统
点（ 受弯 、 受剪 、 受压 、 受拉等） 选 择 合 理 的模 型 ， 现 分
别 对本 文所 选取 模 型描述 如 下 ： 重 力式挡 土墙 锚杆 采用 弹性 的板单 元模 拟 ， 其具 有相 当的抗 弯刚度 、 轴 向刚度 ， 可以承受压力 、 弯矩和剪力 。 锚杆 主 要 承受 轴 向拉 力 ， 选 用 弹 塑 性 的 土
型的选择 、参数取值 、计 算方法等进行 阐述 ，并对 某一具体 工程 实例进 行模 拟计 算 。结 果表 明 Ｐ ｌ ａ ｘ ｉ ｓ 有 限 元软件 可以对锚杆 挡土墙联 合 支护形式进行模拟 分析 计算 ，为边坡联合 支护 中支护 结构的设计提供依 据。 关键词 ：Ｐ ｌ ａ ｘ ｉ ｓ ；有限元分析 ；锚杆挡土墙 ；联合 支护 ：边坡
（ ） 。在 土 力 学 中 ， 初始斜率 用 Ｅ 。 表示 ， ５ ０ ％ 强 度 处
的割 线模 量 由 Ｅ 。 表示 ， 对 于 土 体 加 载 问 题 一 般 使 用 Ｅ 一般 勘 察报 告 中只 提 供 压 缩 模 量 Ｅ ， 根据经验 ，
边坡稳定性分析的有限元法
Σxy sin2Α
Σ=
Ρx 2
Ρy
s in 2Α+
Σxyco s2Α
考虑整体力矩或整体力平衡, 整个斜坡的安全系数为
∫l (c+ ΡtgΥ) d s
∫ F =
0
l 0
( Ρx2
Ρy
s in 2Α+
Σxyco s2Α) d s
本次计算在有限元计算结果的基础上, 编制了安全系数计算程序来搜索安全系数最小的
参考文献
[ 1 ] 崔政权 1 边坡工程2理论与实际最新发展[M ]1 北京: 中国水利水电出版社, 19991 [ 2 ] D. V. G riffith s and P. A. lane. Slop e stab ility ana lysis by fin ite elem en ts[J ]. Geo techn ique, 49 (3) : 3872
403, 1999. [ 3 ] 慰希成 1 支挡结构设计手册[M ]1 北京: 中国建筑工业出版社, 1995 [ 4 ] 美国 AN SYS 公司 1AN SYS 高级技术分析指南, 19981 [ 5 ] 王国强 1 实用工程数值模拟技术在 AN SYA 上的实践[M ]. 西安: 西北工业大学出版社, 20001 [ 6 ] 重庆市奉节县新城区阴里坪居住小区 C 区高边坡地质勘察报告[R ]. 重庆: 重庆建筑大学兴城建筑总承
图 6 网格划分图
模量: 2. 0×105M Pa, 抗拉强度 310M Pa, 泊松比 Λ= 0. 2。
用强度折减系数进行有限元分析, 模型中不加锚杆 (将锚杆单元杀死) 时, 通过试算得安全
系数 F = 1. 1, 此时的塑性区变形情况见图 7。
边坡稳定性有限元分析与评价
2. 边坡加固后稳定性评价 根据以上分析，设计给锚杆的参数，如表 1 所示 ；边
152
技术应用
类型参数 A B C
长度（m） 28 24.5 22.5
自由端长度（m) 8 6.5 5.5
表1 预应力锚杆设计参数
锚固段长度（m） 倾角（°） 杆体（钢绞线）
三、结语 本文对黄河索同边坡稳定性及岩体破坏形式进行了综 合分析，建立能反映岩体力学状态的二维弹塑性有限元数 值模型，用 ADINA 模拟索同边坡的地层情况，对雨雾工 况下的边坡变形、应力分布特征及位移变化趋势进行了研 究，旨在为相似类型的边坡的有限元计算提出一种分析参 考方法。取得如下结论 ： （1）边坡整体岩性较复杂，坡体中段存在的软弱夹 层，抗剪强度较差 ；后缘滑体拉张应力较大，可能导致边 坡失稳 ；坡体失稳时，可能的形式为浅层变形失稳及局部 变形失稳。 （2）利用强度折减法计算边坡在有限元分析中不同 工况下的安全系数并提出加固的方案及加固后边坡的整体 稳定性。 （3）通过用 ADINAA 对边坡体建立模型，模拟坡体 内摩擦角、凝聚力及地下水等因素对边坡稳定性的影响， 演示边坡体有可能的变形及内部应力变化，从而推测边坡 体的稳定性和可能发生的滑动形式和变形规律。
（2）滑床与滑带特征 该边坡的滑床由白垩系 K12 和 K13 紫红色砂岩、紫灰 色砾岩层组成，滑体在剪出口处岩层翻翘，可推测滑床为 圆弧形，形状似“躺椅状”。具有明显的平面分区、剖面 分层的特点，滑动面在 K12 砂岩层中顺层发育，可将其分 为三段 ： 后院拉裂面 ：坡度约为 42°，为滑床基岩和边坡后 壁之间的分界面，画面较平直，由次生坡积物覆盖。从出 露可看出，该后壁上残留 K12 砂岩，可推测，该分界面为 K11 和 K12 的分界面，即早期滑面。 中间滑移面 ：倾角 35°左右，滑面为碎裂结构带， 厚度约为 30~35cm，岩体较完整，中间为泥夹岩块，以 杂色砾岩为主，局部夹由 K12 粉砂岩，发育结构面，以剪 切裂缝和拉张裂缝为主，局部有渗水。 前缘剪断面 ：由图 1 可见，滑带为切层段，滑面逐渐 变平缓，至剪出口表现为翻翘状态，角度达 20°。 （3）强度折减法确定边坡安全系数 雨雾工况 ： 从 图 1 中 可 以 看 出， 随 着 折 减 系 数 F 由 1.00 增 加
基于强度折减法的锚杆加固边坡稳定性分析冯虎
基于强度折减法的锚杆加固边坡稳定性分析冯虎发布时间：2021-11-04T09:07:34.664Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：冯虎[导读] 针对山区某路基边坡，通过有限元软件 Midas/GTS 建立边坡分析模型，采用强度折减法对边坡加固锚杆前后稳定性进行了分析。
结果表明：经锚杆加固后边坡的稳定安全系数从 1.10 升至 1.41，显著提高了边坡的稳定性重庆交通大学土木工程学院重庆 400041摘要：针对山区某路基边坡，通过有限元软件 Midas/GTS 建立边坡分析模型，采用强度折减法对边坡加固锚杆前后稳定性进行了分析。
结果表明：经锚杆加固后边坡的稳定安全系数从 1.10 升至 1.41，显著提高了边坡的稳定性，减小了边坡的最大等效应变及边坡位移，充分验证了加固措施的有效性及锚杆在边坡加固中的价值。
关键词：边坡；稳定性分析；强度折减法；Midas/GTS0 引言我国山区面积约占国土面积的 85%以上,70%左右人口的生活物资要依靠山区的资源[1]。
而随着经济建设的开展，山区公路的修建，常常需要对山体进行开挖，从而造成了大量的人工边坡和次生边坡，为了保证道路的运行安全需要对边坡采取加固措施。
在边坡加固措施中，锚杆加固是比较常用的加固方式[2]。
锚杆通过发挥自身的高强度特性将表层风化破碎岩层与基岩锚固在一起，从而达到加固边坡的目的。
目前众多学者对锚杆加固边坡的稳定性进行了研究：李忠[3]采用极限平衡法对锚杆加固的土质边坡破坏模式经行了研究，给出了土质边坡滑裂面中心位置与安全系数间的关系；陈尤等[4]基于 FLAC3D 软件探讨了锚杆长度、倾角、间距和布置位置等参数对边坡稳定性影响的规律研究。
为了进一步研究多锚加固边坡的锚固效果，本文结合山区某路基边坡，采用 Midas/GTS 建立数值分析模型，基于有限元强度折减法和M-C 屈服准则对多锚加固边坡的稳定性进行分析。
1 边坡稳定性分析方法1.1 极限平衡法（LEM）工程极限平衡法（LEM；极限平衡法）具有模型简单、公式简单、易于理解等优点，而设计人员往往习惯于在工程实践中以安全系数（safety factor）或极限荷载设计来确定工程施工的稳定性，因此该方法得到了广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
锚杆支护边坡的有限元比较分析
摘要:边坡支护措施的效果评价往往通过安全系数的提高程度来衡量,本文利用Midas试用版结合强度折减技术,进行了典型边坡在天然状态以及锚杆支护状态下的安全系数以及塑性区云图,定量地比较了锚杆支护的效果,为边坡工程治理提供支持。
关键词:土坡稳定分析有限元锚杆安全系数
众所周知,边坡的稳定性问题是土木工程中十分重要的问题之一,在高速公路建设、水利大坝及矿山开挖等工程中的边坡失稳给我国经济建设带来了不可估量的损失。
边坡稳定性分析的方法主要包括极限平衡方法[1]、极限分析方法[2]、以有限元为代表的数值分析方法[3]等三大类。
极限平衡方法引入的假定较多,不能考虑土体之间的变形对稳定性分析的影响;目前在复杂边界条件下的复杂边坡通常应用有限元等数值方法进行计算,通过强度折减技术[4]得到边坡临界状态的安全系数和塑性区云图。
边坡加固措施中,锚杆支护是常用的措施之一。
锚杆支护包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式,即在土层中斜向成孔,埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆),依赖拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载[5]。
本文对一天然状态下不稳定的边坡进行了锚杆支护的有限元分析,得到了有意义的结论。
1 有限元强度折减技术
在有限元计算中,选用不同的折减系数按照式(1)改变材料的参数,通过多次试算找到“濒临破坏”的极限状态,“濒临破坏状态”时的折减系数即为安全系数。
式(1)中与分别是岩土体折减前后的粘聚力,与分别是岩土体折减前后的内摩擦角,为岩土体的折减系数。
强度折减法实质上与极限平衡法是一致的,均将安全系数定义为沿滑动面的抗剪强度与滑面上实际剪应力的比值。
有限元强度折减法的大体思路为:首先选取初始折减系数(通常取1.0),将粘聚力和内摩擦角同时除以初始折减系数,将折减后的参数作为输入进行有限元计算,若程序在用户指定的收敛准则下收敛,则土体仍处于稳定状态,然后继续增加折减系数,直至达到临界状态为止,此时的折减系数即为边坡的抗滑稳定安全系数,此时的滑移面即为实际滑移面,除此之外,基于有限元计算的分析结果还能得到土体的位移、应力、应变能指标拱设计者参考。
本文采用Midas试用版进行计算。
2 实例分析
考虑图1所示的某典型边坡(坡比9∶8,坡高8m),其材料参数设置如表1所示。
如表1所示,土体材料的容重为17kN/m3,粘聚力5kPa,内摩擦角15°,锚杆与土体之间的结构面弹性模量为土体弹性模量的100倍。
在Midas/GTS中进行了计算分析,图2给出了9根锚杆的位置情况。
由Midas/GTS计算的结果可知,未支护边坡的安全系数为0.78,处于失稳状态;图3的塑性应变区云图可见,在未支护状态下,边坡形成了自坡顶至坡角贯通的塑性区,也作为破坏时的滑动范围;从图4可见,在支护状态下,最大塑性应变区仅出现在坡脚附近的小范围内,安全系数提高到了1.237左右。
3 结语
运用Midas试用版进行了强度折减法的计算,得到了锚杆支护状态下天然边坡的安全系数提高程度,对类似的工程设计提供了支持与借鉴。
参考文献
[1]陈祖煜.土质土坡稳定分析—原理·方法·程序[M].北京:中国水利水电出版社,2003:372～373.
[2]陈惠发.极限分析与土体塑性[M].北京:人民交通出版社,1995.
[3]赵尚毅,郑颖人,时卫民,等．用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J]．岩土工程学报,2002,24(3):343～346．
[4]赵尚毅,郑颖人,邓卫东．用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析[J]．岩石力学与工程学报,2003,22(2):254～260．
[5]浅谈高边坡锚杆(索)支护技术的应用[J]．科技与生活,2010(18):77～78．。