[發明專利]基于FLAC3D軟件的抗滑樁設計推力曲線計算方法

有效

• 申請號: 201910588650.5
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110263483B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 雷達;蔣關魯;鄒祖銀;付正道;范凱;董青;戢林;賈少敏;馮研;高焱;李保險
• 申請（專利權）人: 四川農業大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 胡文莉

本發明公開了一種基于FLAC3D軟件的抗滑樁設計推力曲線計算方法，包括步驟：建立橫向寬度1米的邊坡三維模型；計算邊坡滑動面的極限內摩擦角和極限粘聚力；劃分邊坡模型的豎向監測截面；計算監測截面后側土體產生的彈性力；計算監測截面后側土體產生的滑坡推力；計算監測截面前側土體抗力；根據不同的工程設計安全系數，計算各個監測截面的抗滑樁設計推力，繪制邊坡的抗滑樁設計推力曲線。本發明利用摩爾?庫侖塑性本構模型、彈性本構模型進行邊坡的抗滑樁設計推力計算，能合理反映邊坡滑坡推力的變化規律，提高了計算精度。

技術領域

本發明涉及巖土工程數值模擬計算技術領域，特別涉及一種基于FLAC3D軟件的抗滑樁設計推力曲線計算方法。

背景技術

進行抗滑樁加固邊坡的支擋結構設計時，抗滑樁的設計推力計算十分重要，抗滑樁設計推力的計算結果直接影響樁身截面尺寸、縱向配筋、錨固段長度、樁間距等設計指標，也會間接影響工程施工的難易程度、項目預算、施工周期等。基于工程設計目標，采用合理的計算理論，提高抗滑樁設計推力計算的合理性和精度，具有非常實用的工程應用價值和理論意義。

在我國滑坡災害治理中，多采用傳遞系數法計算抗滑樁的設計推力，該方法采用剛體極限平衡理論，計算過程忽略邊坡幾何形態的影響，滑動面傾角變化能顯著改變抗滑樁設計推力的計算結果。由于剛體極限平衡理論忽略土體的彈塑性本構特性，不能合理反映邊坡土體的受力變形特性和破壞過程。針對傳遞系數法計算理論的局限性，有必要建立一種以彈塑性本構模型為基礎的抗滑樁設計推力曲線計算方法，充分考慮土體的受力變形特性和邊坡形態，彌補現有傳遞系數法計算理論的不足，具有重要的工程實踐意義。

針對傳遞系數法計算邊坡的抗滑樁設計推力曲線不能考慮土體的彈塑性本構特性、邊坡形態，以及抗滑樁設計推力計算結果過于依賴滑動面傾角變化的特點，基于FLAC3D數值模擬計算軟件，以土體的彈塑性本構模型為基礎，建立橫向寬度為1米的邊坡三維模型，根據工程設計安全系數F_S，按照公式φ_F＝tan^-1((tanφ)/F_S)折減滑動面極限內摩擦角φ，按照公式c_F＝c/F_S折減滑動面極限粘聚力c，分別計算抗滑樁樁后土體的滑坡推力、彈性力，以及抗滑樁樁前土體抗力，樁后土體滑坡推力減去彈性力和樁前土體抗力的計算結果，即為監測截面的抗滑樁設計推力，將邊坡各個監測截面的抗滑樁設計推力值連成曲線，建立基于FLAC3D軟件的抗滑樁設計推力曲線計算方法。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷，提供了一種基于FLAC3D軟件的抗滑樁設計推力曲線計算方法，解決現有傳遞系數法忽略土體的彈塑性本構特性、不考慮邊坡幾何形態、滑動面傾角變化對滑坡推力影響過大的缺陷。

為了實現以上發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種基于FLAC3D軟件的抗滑樁設計推力曲線計算方法，其特征在于，包括：橫向寬度為1米的邊坡三維模型、滑動面極限內摩擦角和極限粘聚力的計算方法、監測截面后側土體產生彈性力的計算方法、監測截面后側土體產生滑坡推力的計算方法、監測截面前側土體抗力的計算方法和監測截面抗滑樁設計推力的計算方法；

根據所述橫向寬度為1米的邊坡三維模型，基于二分法的計算原理，利用LOOP循環語句折減滑動面內摩擦角和粘聚力的計算方法計算極限值，利用彈性本構模型計算監測截面后側土體產生的彈性力，根據工程設計安全系數，利用摩爾-庫侖本構模型計算滑動面極限內摩擦角和極限粘聚力折減時的樁后滑坡推力和樁前土體抗力，樁后滑坡推力減去彈性力和樁前土體抗力的計算結果，即為各個監測截面的抗滑樁設計推力，將它們連成曲線，得到邊坡的抗滑樁設計推力曲線。

進一步地，所述橫向寬度為1米的邊坡三維模型具體為：邊坡模型采用實體單元網格模擬，幾何尺寸和原型保持一致，邊坡模型的橫向寬度均為1米，在邊坡模型的前側邊界、后側邊界、底部邊界和橫向寬度方向上，設置固定速度和位移的邊界條件。