復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析技術(shù)以及半重力式加筋擋墻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑施工領(lǐng)域，具體地說，涉及復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析技術(shù)以及半重力式加筋擋墻。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類文明的不斷進(jìn)步，隨著國家戰(zhàn)略計(jì)劃的實(shí)施，公共設(shè)施與基礎(chǔ)設(shè)施等工程建設(shè)蓬勃興起，公路、鐵路等交通設(shè)施的建設(shè)，水利建設(shè)、港口工程、露天采礦、國防工程以及城市建設(shè)中都會遇到大量的邊坡工程問題。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、能源開發(fā)等工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，與之相關(guān)的邊坡穩(wěn)定性問題也日益突出，邊坡的失穩(wěn)(滑坡)常常威脅生命財(cái)產(chǎn)的安全和帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如何減輕災(zāi)害對人類生存發(fā)展的影響是世界各國政府共同關(guān)心的問題。
[0003]邊坡失穩(wěn)是一種全球性的地質(zhì)災(zāi)害，與地震、火山共同被列為全球三大地質(zhì)災(zāi)害。它可以導(dǎo)致交通中斷、河道阻塞、水庫失事、建筑物坍塌、廠礦城鎮(zhèn)被掩埋、工程建設(shè)受阻等災(zāi)難性的事故，對人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來重大威脅，鑒于此，邊坡失穩(wěn)和滑坡治理愈來愈受到廣泛的關(guān)注。
[0004]人類與滑坡災(zāi)害作斗爭的努力始終沒有中斷過。這一努力表現(xiàn)為認(rèn)識滑坡機(jī)理，完善邊坡穩(wěn)定分析理論和方法，開發(fā)滑坡治理和預(yù)警技術(shù)等方面。對滑坡認(rèn)識的不斷深入是建立在地理、地質(zhì)、巖石力學(xué)、土力學(xué)和計(jì)算力學(xué)等學(xué)科分支的形成、發(fā)展和完善的基礎(chǔ)上的，反過來又促進(jìn)了這些學(xué)科的發(fā)展。因此，開展邊坡土體穩(wěn)定的研究，完善分析理論和方法，具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析技術(shù)以及半重力式加筋擋墻，為政府部門提供一個(gè)直觀的輔助決策平臺，提升工程建設(shè)水平，同時(shí)，還可以更好地防治滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，為邊坡穩(wěn)定分析和防護(hù)起到示范作用。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析技術(shù)以及半重力式加筋擋墻，其特征在于:包括復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)以及混凝土半重力式加筋擋墻；
[0008]所述復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)包括前處理器、求解器、后處理器三個(gè)模塊；
[0009]前處理器負(fù)責(zé)收集并處理模型幾何信息以及與建模無關(guān)的系統(tǒng)控制信息；
[0010]求解器負(fù)責(zé)進(jìn)行求解工作，并提供計(jì)算控制選項(xiàng)；后處理器對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析并以圖形顯示；
[0011]所述半重力式加筋擋墻包括沿水平方向并排設(shè)置的趾板和踵板，沿垂直方向設(shè)置并且下端連接與趾板和踵板之間的立壁，配置于趾板、踵板、立壁中的鋼筋和沿水平方向多層相隔設(shè)置于立壁之上且一端與立壁背部相連的筋帶。
[0012]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述筋帶是土工合成材料或混凝土結(jié)構(gòu)；所述土工合成材料為高強(qiáng)土工格柵。
[0013]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述前處理器負(fù)責(zé)收集并處理兩類信息:1)模型幾何信息并以圖形顯示；2)與建模無關(guān)的系統(tǒng)控制信息；
[0014]所述前處理器包含有坡外水位處理程序、孔隙水處理程序、坡面外載處理程序、常用準(zhǔn)則處理程序、土條剖分技術(shù)程序；
[0015]所述坡外水位處理程序的原理是確定每根土條頂部是否有坡外水位，如有，進(jìn)一步需確定水位高度；
[0016]所述孔隙水處理程序，用于輸入土坡各浸潤線的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；
[0017]所述坡面外載處理程序的原理是將坡面外載直接轉(zhuǎn)化到相應(yīng)土條，形成土條的外載分量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)外載分量的自由編輯；
[0018]所述常用準(zhǔn)則處理程序采用線性摩爾-庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則來描述土體破壞條件；
[0019]所述土條剖分技術(shù)程序中的土條剖分線經(jīng)過坡面線、浸潤線、土層分界線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)上述功能的算法有:任意圓弧與任意折線段的求交算法、任意兩條折線段的求交算法以及折線滑移面與圓弧滑移面的土條剖分算法；使用時(shí)只需輸入土條剖分?jǐn)?shù)目，由于土條線必須經(jīng)過各類轉(zhuǎn)折點(diǎn)，所以土條寬度不一定全部相等。
[0020]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述求解器是為前處理器中提供了考慮浸潤面的方法，即輸入各浸潤線的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，求解器采用兩種較為常用的方法:一種是基于孔隙壓力系數(shù)法，一種是基于簡化法，即土條中線和浸潤線的交點(diǎn)與土條底邊中點(diǎn)的高度差作為水頭差，進(jìn)行求解。
[0021]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述后處理器的作用是:
[0022]將某一安全系數(shù)對應(yīng)的所有滑面同時(shí)顯示，可觀察到與有限元解類似的滑移帶，滑移帶的寬度也可確定；
[0023]提供查詢?nèi)我鈭A心對應(yīng)滑弧安全系數(shù)的功能；
[0024]可以查詢臨界滑移面中每一根土條的受力大小。
[0025]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0026]I)、本發(fā)明能以方便快捷的圖形操作方式完成建模、計(jì)算、分析等工作。它可以分析具有復(fù)雜幾何邊界的邊坡，可對三種滑面進(jìn)行處理(圓弧滑面、組合滑面、任意折線滑面)，同時(shí)，可考慮坡面外載、坡外水位、孔隙水壓、地震力、多層土等工況，可以直接為邊坡穩(wěn)定分析及其防護(hù)提供強(qiáng)有力的分析工具。
[0027]2)、本發(fā)明土條剖分技術(shù)，只需輸入土條剖分?jǐn)?shù)目或?qū)挾?，便可根?jù)滑移面類型及坡面幾何形狀自動完成剖分。
[0028]3)、本發(fā)明提供了規(guī)范中所有安全系數(shù)求解算法，可求解各種類型的臨界滑面，如圓弧型、組合型、任意折線型。另外本發(fā)明有利于再次開發(fā)和發(fā)展完善，比如可發(fā)展納入采用抗滑粧、錨索等措施加固后的邊坡的穩(wěn)定分析。
[0029]4)、本發(fā)明因采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，軟件中各圖元可通過鼠標(biāo)移動、編輯、修改，其特有的圖元關(guān)系約束機(jī)制可保證各圖元在移動、編輯過程中自動滿足約束條件，實(shí)時(shí)顯示移動過程的中間狀態(tài)，減少出錯(cuò)的機(jī)率，方便操作。
[0030]5)、本發(fā)明在臨界滑面搜索及荷載建模方面，理論先進(jìn)、特色鮮明、操作簡便。
[0031]6)、本發(fā)明中的土工格室柔性擋墻在高寬比變化、坡度變化、填土面作用荷載等不同工況下破壞模式。
[0032]7)、本發(fā)明選用的土工合成材料一一土工格室力學(xué)性能優(yōu)異。土工格室與填料組成的共同體具有良好工程性狀。與片石擋墻、混凝土擋墻等重力式擋墻相比，在體積相同的條件下墻體重量輕，減少了對于地基承載力的要求；土工格室是一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的土工合成材料，與土工格柵、土工網(wǎng)等平面土工合成材料相比，其對填料具有更強(qiáng)的側(cè)向變形限制，可提高土體強(qiáng)度、剛度和抗震性能，減小變形。墻身具有一定的柔性，與土體變形協(xié)調(diào)，有利于墻體穩(wěn)定。
[0033]8)、本發(fā)明施工工藝快捷。運(yùn)輸過程中，可將其縮疊起來，減小體積，方便運(yùn)輸；施工工藝簡單，采用常規(guī)壓路機(jī)、挖掘出、裝載機(jī)便可進(jìn)行，不需要特殊的施工機(jī)具；可就地取材，填入各種土石料壓實(shí)即可，簡單快速。
[0034]9)、本發(fā)明適用范圍廣。因其力學(xué)性能優(yōu)異、施工工藝快捷，不僅適用于機(jī)場、道路、海港碼頭、地導(dǎo)陣地等軍事工程的搶修和維護(hù)，也適用于各類民用土工構(gòu)筑物。
[0035]10)、本發(fā)明滿足恢復(fù)生態(tài)、綠化墻面、美化沿線景觀的要求。土工格室的突出優(yōu)點(diǎn)在于其表面可以進(jìn)行綠化，克服了剛性支擋結(jié)構(gòu)物不能植樹種草的缺陷。
[0036]11)、本發(fā)明經(jīng)濟(jì)效益顯著。土工格室柔性擋墻與漿砌片石擋墻相比，土工格室柔性擋墻不但可以節(jié)約建設(shè)資金，并且取消圬工，以機(jī)械代替人員，降低人員勞動強(qiáng)度，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了就地取材，特別是在石料缺乏的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)效益突出。
[0037]同時(shí)下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例中半重力式加筋擋墻的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]實(shí)施例:
[0040]復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析技術(shù)以及半重力式加筋擋墻，包括復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)以及混凝土半重力式加筋擋墻。
[0041]所述復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)包括前處理器、求解器、后處理器三個(gè)模塊。
[0042]前處理器負(fù)責(zé)收集并處理模型幾何信息以及與建模無關(guān)的系統(tǒng)控制信息。
[0043]求解器負(fù)責(zé)進(jìn)行求解工作，并提供計(jì)算控制選項(xiàng)；后處理器對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析并以圖形顯示。
[0044]如圖1所示，所述半重力式加筋擋墻包括坐落于地基之上沿水平方向并排設(shè)置的趾板I和踵板2.沿垂直方向設(shè)置并且下端連接與趾板和踵板之間的立壁3;配置于趾板1、踵板2、立壁3中的鋼筋4 ;沿水平方向多層相隔設(shè)置于立壁之上且一端與立壁背部相連的筋帶5。
[0045]所述的筋帶5為土工合成材料或混凝土結(jié)構(gòu)。所述的土工合成材料為高強(qiáng)土工格柵。
[0046]首先，做好地基之后，按照傳統(tǒng)的施工方法澆筑趾板1、踵板2和立壁3，在保證擋墻受力合理、平衡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上按實(shí)際需要在這三處配