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模型1:節理單元。目前國內外已提出多種節理單元模型, 最先是為研究巖體結構力學, 模擬巖體軟弱結構面而提出的, 最早提出而又使用最廣泛的是古 [5] 德曼(G oodman ) 節理單元, 是一種假想的無厚面結構, 但其能傳遞壓力及摩阻力, 見圖1(a ) 。土工格室為軟土路堤的一相對強結構面, 但其作用機理一致, 土工格室墊層傳遞擴散垂向土壓力, 并依靠摩阻力發揮側限作用, 因而將土工格室及其周圍一定厚度范圍內的填料抽象為節理單元進行模擬。其剛度矩陣依據增量理論用變剛度法求得, 其余同一般有限元計算。節理單元材料參變量有:k s 為切向應力剛度, kN Πm ; k n 為法向應力剛度, kN Πm ; γ為容重(格室+填料得復合容重) kN Πm ; c 為格室與填料之間的 3 土工格室加筋墊層設計方法基本與普通墊層設計 內容相同, 包括墊層承載力設計、墊層厚度、寬度、 [4] 整體穩定性驗算以及變形復核等。311　承載力計算 土工格室加筋墊層承載力設計計算目前全國還沒有統一計算方法, 一般有經驗法、查表法及公式計算法幾種, 但土工格室加筋墊層與普通墊層略有不同, 采用應力擴散角法其應力擴散角應合理取值。按承載力公式計算時, 普通墊層承載力計算公式見(1) 式, 加筋墊層承載力公式見(2) 式, 其余計算方法可參見有關規范規程。 ζζγζ(1) P =cN C BN γγC +qN q q +015 　 38 粘聚力, kPa ; <為格室壁與填料之間的摩擦角; v m 為容許相對變形量, m 。 其單元剛度矩陣 l Π2 [k ] e =t -l Π2 ∫ [B ][k ][B ]dx T e (3) 模型2:板單元+接觸面單元。由于土工格室的 ? 1土工格室在軟土地基處理中的應用與研究　張　勝等 土Ο梁作用機理形成一種大剛度板結構, 在進行有限 元模擬時將土工格室單獨作一層板單元實體見圖1(b ) , 而其與上下填料間的作用關系用節理面單元模擬。板單元剛度矩陣不再贅述 。 裂縫的產生。412　小型構造物

摘要 ：可用于土工格室堤防加固的設計方法是極少數。較早的兩種方法和在本文所提出的并與他們相比的第三方法。在第一種方法叫做滑移線的方法，所述土壤的塑性承載失效假定，即土工格室層在軟土中使用非對稱滑移線計算地基土。第二種方法基于邊坡穩定分析，通用邊坡穩定性設計對基床路堤需要土工格室的強度。在第三本文提出的方法，土工格室加固是基于堤防平面應變有限元設計的分析。所述土工格室層被建模為一個等效的復合層用以改性強度和剛度值。強度和土工格室層的尺寸則估計需要承載能力或允許變形。這三種設計方法是通過設計實例相比較。據觀察，基于有限元模擬的設計方法是最全面的，因為它解決了允許變形的問題，并給出完整的應力、變形和給定負載條件下路基的應變行為。 關鍵詞：土工格室; 加強; 堤; 軟基; 設計; 復合模式; 有限元 分析。 1. 介紹 軟弱土壤堤防建設是許多巖土工程應用中經常遇到的問題，如高速公路，機場跑道堤防，堤防圍堵，洪水保護防洪堤，土壩和護堤。高強度土工合成材料可用于各種軟土堤防加固穩定化技術，簡單，速度更快，性價比高。利用土工格室用于加固軟弱土體堤防，近年來已經獲得了不少人氣。土工格室是三維土工合成材料，用其裝滿泥土或顆粒料，土工格室基礎層路基加固的重要優點有： ?它充當一個快速的建設工作平臺。 ?它作為一個地基堤防的堅硬平臺，提升了均勻沉降。 ?它最大限度地減少施工時間，并減少了挖掘和換填成本。 ?它可以防止承載能力失效，減少過多的沉降和橫向變形。 ?它提供了短期和長期的堤防穩定性。 對土工格室加筋土性能的文獻報道是很少，調查由巴瑟斯特和Jarrett 的（1988），詹納、（1988），Bush 等人。 （1990年），迪恩和洛錫安（1990年），巴瑟斯特和Karpurapu （1993年），Cowland 和黃（1993），巴瑟斯特和Knight （1998）Hendricker （1998），Krishnaswamy （2000），瑪達維Latha 和Rajagopal （2007），瑪達維Latha （2008年）等，可用于土工格室堤防防護的設計方法是很少。在本文中，基于土工格室的有限元分析提出了堤防設計新方法，該方法相比兩者的早期方法相比較。 2. 現有的設計方法 只有極少數研究人員探討了土工格室的設計方法。其中有些是給由普易格和夏弗納（1986年），奧斯汀（1992）和利里丘蒂（1994年）。但是，這些方法是根據坡面侵蝕控制應用來設計土工格室。據筆者的了解，文獻報道只有兩個方法設計土工格室強化支持軟粘土地基堤防。第一種方法是滑移線分析，由詹納等人提出的方法（1988）。第二種方法是基于邊坡穩定分析，通過瑪達維Latha 等人提出（2006）。 2.1滑移線法 詹納（1988）建議的用于設計土工格室堤防防護的方法。在本設計中， 假設土壤承載力是塑性失敗而不是圓形滑動失敗，這類故障是對于堤防的預期，其寬度是地基土深度四倍以上。 Johnson 和梅勒（1983）的方法是在兩個粗糙的剛性地基土塊上加壓。，這是近似的軟土塊，假設加壓在頂部的土工格室基床和在底部的硬層之間。用這個模擬軟地基土加固的一種非對稱滑移區域線。這種設計的概念是，土工格室施加在具有一定程度土工格室抑制作用的軟土塊上，從而旋轉主應力的方向，最大剪切方向壓力也相應地旋轉，深推破壞面到地基。用一個15°滑移線場來確定軟土的承載能力。滑動的結構線和相應的承載壓力圖進行了詳細討論（詹納等人，1988）。基于滑動的土工格室路堤典型的承載能力滑移線示于圖 1。 圖1 土工格室路堤承載力滑移線圖 承載力圖通過從滑移線區的外緣向內的“剛性端”的邊界，滑移區域線定義為土工格室寬度和軟質土層深度的比。“剛性端' 是詹納 （1988）所用的術語來表示土壤區，這不經歷塑性應變。因此，滑移線字段用來定義限制可塑性的一個區域內最大允許壓力分布。 格室墊層的拉伸力由作用在地基上的應力來確定。橫跨' 剛性端' 的應力分布，可以通過考慮旋轉來確定其中每個應力場的邊界的剛性段和弧形段。整個剛性端的平均壓力可被計算： 其中P/Cu =在剛性端的末端的應力場讀值 P'=整個剛性端的平均應力 I =Σ（水平弧弦長×旋轉） X =Σ（水平弦長） D =軟土層深度 這些條件說明，弧弦長和計算的圖形表示跨剛性邊界平均應力，由詹納等人（1988年）和布什（1990）。現在的容許承載力可以根據附加應力和承載力故障安全系數計算出來。 對于設計土工格室，考慮格室墊層內顆粒土，但軟質層有影響。在元件中的應力狀態可以從Mohrcircle （詹納1988）獲得。 該構件在水平應力，由等式給出：

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