土工格室稳定性验算

 　　土工格室稳定性验算

　　边坡稳定是路基设计的关键，验算方法分极限平衡理论法和有限元法两大类，一般常用前者。极限平衡理论法具体要根据软土厚度、路基填土高度及其物理力学性质等因素加以分析，找出潜在滑动破坏面，依据不同的破坏形式进行计算，加筋材料的作用相当于增加一个抗拉力，而这个抗拉力就是筋材克服摩阻力所发挥的强度，同时要考虑筋材对潜在滑动面的影响。作者认为用这种方法计算土工格室加筋处理路堤稳定性不太妥当，因为土工格室是一种三维网格，与其中的密实填料共同形成一种板结构，其不仅能发挥水平向摩阻力作用外，还能分担扩散竖向作用力，因而建立合理的模型单元用有限元法进行分析比较符合土工格室的作用机理。以下就作者初步尝试的两种模型处理方法加以简介，以供同行探讨。

　　模型1：节理单元。目前国内外已提出多种节理单元模型，最先是为研究岩体结构力学，模拟岩体软弱结构面而提出的，最早提出而又使用最广泛的是古德曼，是一种假想的无厚面结构，但其能传递压力及摩阻力，。土工格室为软土路堤的一相对强结构面，但其作用机理一致，土工格室垫层传递扩散垂向土压力，并依靠摩阻力发挥侧限作用，因而将土工格室及其周围一定厚度范围内的填料抽象为节理单元进行模拟。其刚度矩阵依据增量理论用变刚度法求得，其余同一般有限元计算。

　　模型2：板单元/接触面单元。由于土工格室的土梁作用机理形成一种大刚度板结构，在进行有限元模拟时将土工格室单独作一层板单元实体，而其与上下填料间的作用关系用节理面单元模拟。

　　两种处理模型均概念明确，操作简单，适于数值模拟计算。模型1通过节理单元模拟筋材的拉拔作用力，但侧限作用发挥强度是随着应力场变化而改变的，与传统分析法相比更进一步。模型2相对模型1处理复杂，但边界明确，力学参数简单，且更符合土工格室的板梁作用机理。