土工格室穩(wěn)定性驗算

　　邊坡穩(wěn)定是路基設計的關(guān)鍵，驗算方法分極限平衡理論法和有限元法兩大類，一般常用前者。極限平衡理論法具體要根據(jù)軟土厚度、路基填土高度及其物理力學性質(zhì)等因素加以分析，找出潛在滑動破壞面，依據(jù)不同的破壞形式進行計算，加筋材料的作用相當于增加一個抗拉力，而這個抗拉力就是筋材克服摩阻力所發(fā)揮的強度，同時要考慮筋材對潛在滑動面的影響。作者認為用這種方法計算土工格室加筋處理路堤穩(wěn)定性不太妥當，因為土工格室是一種三維網(wǎng)格，與其中的密實填料共同形成一種板結(jié)構(gòu)，其不僅能發(fā)揮水平向摩阻力作用外，還能分擔擴散豎向作用力，因而建立合理的模型單元用有限元法進行分析比較符合土工格室的作用機理。以下就作者初步嘗試的兩種模型處理方法加以簡介，以供同行探討。

　　模型1：節(jié)理單元。目前國內(nèi)外已提出多種節(jié)理單元模型，最先是為研究巖體結(jié)構(gòu)力學，模擬巖體軟弱結(jié)構(gòu)面而提出的，最早提出而又使用最廣泛的是古德曼，是一種假想的無厚面結(jié)構(gòu)，但其能傳遞壓力及摩阻力，。土工格室為軟土路堤的一相對強結(jié)構(gòu)面，但其作用機理一致，土工格室墊層傳遞擴散垂向土壓力，并依靠摩阻力發(fā)揮側(cè)限作用，因而將土工格室及其周圍一定厚度范圍內(nèi)的填料抽象為節(jié)理單元進行模擬。其剛度矩陣依據(jù)增量理論用變剛度法求得，其余同一般有限元計算。

　　模型2：板單元/接觸面單元。由于土工格室的土梁作用機理形成一種大剛度板結(jié)構(gòu)，在進行有限元模擬時將土工格室單獨作一層板單元實體，而其與上下填料間的作用關(guān)系用節(jié)理面單元模擬。

　　兩種處理模型均概念明確，操作簡單，適于數(shù)值模擬計算。模型1通過節(jié)理單元模擬筋材的拉拔作用力，但側(cè)限作用發(fā)揮強度是隨著應力場變化而改變的，與傳統(tǒng)分析法相比更進一步。模型2相對模型1處理復雜，但邊界明確，力學參數(shù)簡單，且更符合土工格室的板梁作用機理。