测斜管对土质边坡变形和稳定性的影响分析

和评 价了有 无测斜 管 以及不 同抗 弯 刚度 的测斜 管对 土质边 坡变 形 和稳定 性 的影 响程度 。认 为 ： Ｖ Ｐ Ｃ材 质测 斜管对 土质 边坡 的稳 定性 和变形 影 响较小 ； 响测 斜 管的水 平位 移 的关键 参数是 抗 弯刚度 Ｅ ， 弯 刚度越 大 ， 水平 变位 就越 小 ； 响 测斜 影 Ｉ抗 其 影 管的竖 向变形 的关键 参数 是 弹性 模量 Ｅ，即 Ｅ越大 ，其竖 向变形 就越小 ； Ｖ Ｐ Ｃ材质 测斜管 对土体 变形 的影 响范 围仅为 ３ （ ＤＤ 为测斜 管外 径）且测 斜管 的抗 弯刚度远 小 于对 边坡 变形产 生影 响的抗 弯刚度 。故 在边坡 变形 和稳定性 的分 析中可 以不 予考 ， 虑测斜 管的 影响 。 关键 词 ： 边坡 监测 试验 ； 测斜 管 ； 弯 刚度 ； 限元 法 抗 有 中 图 分 类 号 ： Ｕ ３ 文 献 标 识 码 ： Ｔ ４３ Ａ 文 章 编 号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ０ ０ — ２ ８ ０ １０ — ７６ ２ １ ） ６ ０ ０ — ３
中的管材与周围土体变形协调 。但 由于边坡往往 发生浅层坍 塌破坏 ，上部土层与下层发生较大的 位 移 错 动 ，故 管 一土 问刚 度 的差 异 势 必 会 对 滑 动 体 的变 形 有 一 定 的 阻挡 作 用 ，主 要 表 现 在 抑 制 了 边 坡 变 形 量 和 提 高 了边 坡 稳 定 性 ，但 是 这 种 阻 挡 作 用 到 底 有 多 大 的程 度 ，是 否 对 边 坡 的 整 体 稳 定 性 产 生 相 当 大 的影 响 ， 还 值得 探 讨 。 仍 为 此 ，本 文 结 合 某 土 质 边 坡 监 测 试 验 所 埋设 的测 斜 管 ， 求 了该 管 的 基 本 力学 参 数 ， 用 有 限 测 利 元 法 的分 析 手段 ，分 析 和 评 价 了有 无 测 斜 管 以及 不 同抗 弯 刚 度 的测 斜 管 对 土 质 边 坡 变 形 和 稳 定性
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科技研究
城 市道 桥 与 防 洪
２ １ 年 ６月第 ６ ００ 期
测 斜管 对土质边坡 变形 和稳 定性 的影响 分析
曾丽 萍 ， 陈建 斌 ， 卫 星 杨
（ 汉市政 工程设 计研 究院有 限责 任公 司 ， 武 湖北 武 汉 ４ ０ ２ ３ ０ ３） 摘 要 ： 文结 合某 土质 边坡 监测 试验 所用 Ｐ Ｃ材 质测 斜管 ， 求 了该 管 的基 本力 学参数 ， 用有 限元 法的 分析手 段 ， 该 Ｖ 测 利 分析
的影 响 程 度 。
见 ，测 斜管 在 ０～５７９ｋ ａ范 围 内保咖 了咖 好 ３ Ｐ 持 比较 咖咖ｏ 的 线 弹性 行 为 。根 据 弹性 模 量 公 式 ：
＝
（占 Ａ ）
（ ） １
式 中 ， 为 弹性模 量 ； Ｅ Ｆ为 当前 荷 载 ； 为 应 变 。可 以求 得 每 根 测 斜 管 的 弹性 模 量 ， ：＝ 即 Ｅ ４ ３ Ｐ ； 斜 管 的抗 弯 刚 度 ．８Ｇ ａ 测 ２３ Ｎ ｍ 。 ． ｋ ／ ７
仁二＝工二＝丁 一 ｓ Ｅ ｚ
ｒ＝ｌ ｒ＝ ２
图 ２ 梁 单 元 示 意 图
作 者 简 介 ： 丽 萍 （ ９ ８ 女 ， 北 武 汉 人 ， 级 工 程 师 ， 事 曾 １６ 一） 湖 高 从
１ 测斜 管的 单轴压 缩试 验
评 价 材 料 的变 形 性 能 最 直 接 的 参 数 就 是 弹性 模 量 ，在 材 料力 学 中一 般 采 用 单 轴 压 缩 试 验 来 测 求 。下 面简要介 绍测 斜管 的单 轴压缩 试验 的过程网 。 试件 取 自某 土 质边坡 现场试 验口 用 的测斜 管 。 忻 该 管为 Ｐ Ｃ材质 ， Ｖ 外径 Ｄ ７ ＝ ０ｍｍ， 内径 ｄ ６ ｍ， ＝ ０ｍ 截
土 体 中结 构 单 元 的模 拟 通 常 是 采 用 杆 单 元 和 梁 单元 来模 拟 的 ，边 坡 监测 试 验 所 用 测 斜 管 力 学
单 轴 压 缩 试 验 是 在 室 内 台秤 式 高 压 固结 仪 上
进 行 的 。试 验 环 境 ： 室温 １ ． ７５℃ 、 对 湿 度 ５ ％ 。 相 ０
形 状 可 采用 梁 单 元 来 模 拟 ，即可 以考 虑 单 元 的侧 向变 形 和 弯 曲变 形 ， 图２ 示 。 见 所
先 将 试 件 放 在 台 秤 的 台面 上 ，用 螺 旋 千 斤 顶 操 作 轭 梁 来 对 试 件 施 加荷 载 ， 载 量 由秤 杆 控 制 。 加 荷 在
收 稿 日期 ：００ ０ — ５ ２ １ — ３ ０
直接 测 读应 变值 。 试验 单级 加 载量 设为 ５ ６ｋ ａ 当 ７ Ｐ ， 加 载 到 ５７９ｋ ａ后 ， 分 级 卸 载 ， 读 取 卸 载 时 ３ Ｐ 再 并 尽辑 每 级荷 载下 测 斜 管 的 变形 ， 图 １所示 。 图 １可 见 从
７ ６ ５ ４ ３ ２ ●Biblioteka Baidu
面积 Ａ Ｉ ２ 一 截 面 惯 性距 Ｉ＝ｙ ５４ ｅ ７ｍ ， ＝ ． ｅ ３ｍ ， ０ ｘ Ｉ＝ ．２ 一 长度 为 １ ｍ。 ６ｃ
０ —５０ ０ －１０ ０ ０ －１ ５００
轴向应变／ ｅ ｕ
图 １ 轴 向 力 一轴 向应 变 关 系 图
２ 测 斜 管 在 有 限 元 中 的 实现
Ｏ 引 言
在 土 工 构 筑 物 变 形 监 测 中一 般 采 用 Ｐ Ｃ材 Ｖ 料 的测 斜 管…， 种 材 料柔 性 好 ， 以保 证 埋 人 土 该 可
载 过程 中 ， 测斜 管 的轴 向应 变 和径 向应变 是 采用 电 阻 式应 变 片测 量 ， 变 片采 用 半 桥 接法 ， 设 有 温 应 并 度 补偿 片 ， 过 初 始 校 正后 ， 由电荷 静 态 应 变 仪 经 可