[发明专利]基于FLAC3D软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法

说明书

本发明公开了一种基于FLAC3D软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法，包括步骤：建立横向宽度1米的边坡三维模型；计算边坡滑动面的极限内摩擦角和极限粘聚力；划分边坡模型的竖向监测截面；计算监测截面后侧土体产生的弹性力；计算监测截面后侧土体产生的滑坡推力；计算监测截面前侧土体抗力；根据不同的工程设计安全系数，计算各个监测截面的抗滑桩设计推力，绘制边坡的抗滑桩设计推力曲线。本发明利用摩尔‑库仑塑性本构模型、弹性本构模型进行边坡的抗滑桩设计推力计算，能合理反映边坡滑坡推力的变化规律，提高了计算精度。

技术领域

本发明涉及岩土工程数值模拟计算技术领域，特别涉及一种基于FLAC3D软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法。

背景技术

进行抗滑桩加固边坡的支挡结构设计时，抗滑桩的设计推力计算十分重要，抗滑桩设计推力的计算结果直接影响桩身截面尺寸、纵向配筋、锚固段长度、桩间距等设计指标，也会间接影响工程施工的难易程度、项目预算、施工周期等。基于工程设计目标，采用合理的计算理论，提高抗滑桩设计推力计算的合理性和精度，具有非常实用的工程应用价值和理论意义。

在我国滑坡灾害治理中，多采用传递系数法计算抗滑桩的设计推力，该方法采用刚体极限平衡理论，计算过程忽略边坡几何形态的影响，滑动面倾角变化能显著改变抗滑桩设计推力的计算结果。由于刚体极限平衡理论忽略土体的弹塑性本构特性，不能合理反映边坡土体的受力变形特性和破坏过程。针对传递系数法计算理论的局限性，有必要建立一种以弹塑性本构模型为基础的抗滑桩设计推力曲线计算方法，充分考虑土体的受力变形特性和边坡形态，弥补现有传递系数法计算理论的不足，具有重要的工程实践意义。

针对传递系数法计算边坡的抗滑桩设计推力曲线不能考虑土体的弹塑性本构特性、边坡形态，以及抗滑桩设计推力计算结果过于依赖滑动面倾角变化的特点，基于FLAC3D数值模拟计算软件，以土体的弹塑性本构模型为基础，建立横向宽度为1米的边坡三维模型，根据工程设计安全系数F_S，按照公式φ_F＝tan^-1((tanφ)/F_S)折减滑动面极限内摩擦角φ，按照公式c_F＝c/F_S折减滑动面极限粘聚力c，分别计算抗滑桩桩后土体的滑坡推力、弹性力，以及抗滑桩桩前土体抗力，桩后土体滑坡推力减去弹性力和桩前土体抗力的计算结果，即为监测截面的抗滑桩设计推力，将边坡各个监测截面的抗滑桩设计推力值连成曲线，建立基于FLAC3D软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种基于FLAC3D软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法，解决现有传递系数法忽略土体的弹塑性本构特性、不考虑边坡几何形态、滑动面倾角变化对滑坡推力影响过大的缺陷。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于FLAC3D软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法，其特征在于，包括：横向宽度为1米的边坡三维模型、滑动面极限内摩擦角和极限粘聚力的计算方法、监测截面后侧土体产生弹性力的计算方法、监测截面后侧土体产生滑坡推力的计算方法、监测截面前侧土体抗力的计算方法和监测截面抗滑桩设计推力的计算方法；

根据所述横向宽度为1米的边坡三维模型，基于二分法的计算原理，利用LOOP循环语句折减滑动面内摩擦角和粘聚力的计算方法计算极限值，利用弹性本构模型计算监测截面后侧土体产生的弹性力，根据工程设计安全系数，利用摩尔-库仑本构模型计算滑动面极限内摩擦角和极限粘聚力折减时的桩后滑坡推力和桩前土体抗力，桩后滑坡推力减去弹性力和桩前土体抗力的计算结果，即为各个监测截面的抗滑桩设计推力，将它们连成曲线，得到边坡的抗滑桩设计推力曲线。

进一步地，所述横向宽度为1米的边坡三维模型具体为：边坡模型采用实体单元网格模拟，几何尺寸和原型保持一致，边坡模型的横向宽度均为1米，在边坡模型的前侧边界、后侧边界、底部边界和横向宽度方向上，设置固定速度和位移的边界条件。