临坡裙板式条形基础对承载力的影响研究
1.1引言
自从进入二十一世纪以来,我国的综合国力不断提高,国家经济高速发展,大兴土木,基础建设也全面发展起来,城市建设也越来越完善,但是为了实现地区的平衡发展,西部开发是重大举措。西部地区疆域辽阔,人口稀少,是我国经济欠发达、需要加强开发的地区。全国尚未实现温饱的贫困人口大部分分布于该地区,它也是我国少数民族聚集的地区。在历史上“丝绸之路”是中国穿越西部地区对外交流的第一条通道,所以西部地区定然会伴随着西部大开发的进程,日益繁荣昌盛,再现辉煌。
但是我国西部地区多以高原和盆地为主,沟壑纵横,地形复杂。由于地形条件的限制,在水利、交通运输、建筑、电力等工程建设领域中,有很多的基础必须放在临近边坡的地基上,例如,在跨过河谷和山谷的地方设立桥梁墩台基础、在山区的斜坡上架立输电塔基、在山区公路上的高填方路堤等。然而,临坡基础的设置一定会对地基承载力产生影响,比如,基础的尺寸、材料、形状、埋置深度以及边坡的坡角、土的内摩擦角、坡顶距等因素都会对地基承载力产生或多或少的一些影响。如果临坡地基发生了破坏,一定是最靠近边坡的土体先发生破坏。为了保证临近边坡上基础的稳定性和安全性,最重要的就是临坡地基极限承载力的计算。地基极限承载力是指地基承受荷载而不发生破坏的极限能力。地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态,地基尚能处于稳定状态,仍具有安全的承载能力。但此时只要地基变形稍大,就必须要验算变形的计算值不允许超过允许值。当荷载继续增大,地基出现较大范围的塑性区时,将显示地基承载能力不足而失去稳定,这时地基达到极限承载力。而许多工程需要在临近边坡的地方修建基础,基础的一侧靠近边坡坡面,肯定会导致地基承载力降低,从而会引发一系列的工程问题。
然而临坡地基极限承载力的计算与水平地基极限承载力的计算肯定有很大的差别,如果根据已有的水平地基承载力理论进行计算,在水平地基承载力的基础上进行一定的折减,这样计算得到的地基承载力的值肯定是不太准确的,也有可能会引发一些安全隐患。根据西部地区复杂的地形状况,一定会有许多的边坡工程,然而这些年,一直有山体滑坡,泥石流这些危险的地质灾害在新闻上报道,更何况想要在临近边坡的地方修建基础,还要地基有足够的承载嫩里。所以,研究临坡基础对地基极限承载力的影响非常重要的,而且这对以后临坡基础的设置也会提供一定的伦理依据。目前,对临坡地基极限承载力的研究还有很多的发展空间,这也对以后工程实践也有着极其深远的意义。
目前,研究临坡地基承载力的方法主要有以下几种:极限平衡法、极限分析法、滑移线场法、数值模拟法。极限平衡法在分析岩体和土体稳定性时假定一破坏面,取破坏面内土体,为脱离体计算出作用于脱离体上的力系达到静力平衡时所需的岩土的抗力或抗剪强度,与破坏面实际所能提供的岩土的抗力或抗剪强度相比较,以求得稳定性安全系数的方法,或根据所给定的安全系数求允许作用外荷载的方法。工程中常用的分析方法有:费伦纽斯(Fellenius)法、毕肖普(Bish-op)法、泰勒(Taylor)法、简布(Janbu)法、摩根斯顿-普赖斯(Morgenstern-Price)法、斯潘塞(Spencer)法、萨尔玛(Sarma)法等。极限分析法是应用理想弹塑性体(或刚塑性体)处于极限状态的普遍定理——上限定理和下限定理求解极限荷载的一种方法。极限分析法最常用的就是上限定理,所以,极限分析法在边坡工程中应用的最多的就是上限法。滑移线场理论包括应力场理论和速度场理论,它不仅可以计算变形力,而且还可以确定塑性变形区内的应力分布、速度分布以及接触面上的应力分布。严格地说,它仅适用于处理理想刚塑性体的平面应变问题。但随着计算机技术的发展,数值分析方法也被广泛应用于边坡稳定分析当中。主要包括:有限差分法、有限单元法、离散单元法、拉格朗日元法、非连续变形分析方法、流形元法和几种半解析元法等 。其中有限元法是一种高效能、常用的数值计算方法,而且有限元法不需要事先假定破坏面,它能模拟许多复杂的工程状况条件,通过有限元数值模拟分析,能够减少研究过程中的工作量。因此,有限元数值模拟是研究临坡基础地基承载力的一个重要方法。
1.2国内外临坡基础地基承载力研究现状
这么些年来,有许多优秀的国内外学者通过在理论、模型试验以及数值模拟等方面对临坡地基承载力进行研究。
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