箱型格宾加筋挡土墙的数值模拟研究

基础工程设州　＾，　Ⅲ　－ｒｉｎｇ／　２（　ｆｌｕ＇ｆ　＿　箱型格宾加筋挡土墙的数值模拟研究　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｇａｂｉｏｎ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｓｏｉｌ　Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　Ｗａｌｌ　杜留杰　（商丘学院土木＿　１程学院，ｆ『ｉ』南商丘４７６０００）　ＤＵ　Ｌｉｕ－ｊｉｅ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＣｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｑｉｕ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｎｇｑｉｕ　４７６０００，Ｃｈｉｎａ）　【摘　要】以大连中石油国际储备库北区箱型格宾加筋挡土墙工程项目为研究对象，采用ＦＬＡＣ３Ｄ大型有限元软件，建立箱型格宾加筋挡　土墙的数值分析模型，得到位移和应力云图，进而得出网箱结构附近土层沉降和其他土层沉降及挡土墙应力的变化规律．为其他类似工程　提供借坚　【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆｔｈｅ　Ｄａｌｉａｎ　ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ　ｓｏｉｌ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ－——ＦＬＡＣ３Ｄｔｏ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　３Ｄｍｏｄｅｌｓ　Ｗｉｔｈｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌ，ｗｅｃａｎ　ｇｅｔｔｈｅｎｅｐｈｏｇｒａｍ　ｏｆｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｎｅａｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌ　ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｓｏｉｌ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｒｕｌｅ　ｏｆｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆｔｈｅ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ｗａｌｌ，ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ．　【关键词】箱型格宾加筋档土墙；数值分析；位移和应力；网箱结构　【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｇａｂｉｎｏｎ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｓｏｉｌ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ；ｃａｇｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　【中图分类号］Ｕ４１７．１＋１　【文献标志码】Ａ　【文章编号】１００７—９４６７（２０１８）０１—００８７—０３　［ＤＯｌｌ１０．１３６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｃｊｓｙｓｊ．２０１８．Ｏ１．１４２　１引言　随着士木＿『＝程技术的不断发展与创新，箱型格宾加筋挡　：ｔ墙…在水利、公路、铁路等行业得到了广泛的应用，该技术施　［简便，同加筋混凝土挡墙桕比更加经济，同时稳定性也能得　到保障。　２工程背景　２．１项目概况　大连中石油国际储备库北区工程位于大连市大孤山半　岛，在保税区油库一期、二期工程西侧两座山坡地上进行建　设。本工程新建库区设计总库容为４２０ｘ　１０　ｍ　。油品储罐共４２　图１工程原始地貌图　２．２工程地质条件　勘探深度内，场地地层自＿Ｌ而下为：素填１　（Ｑ　：杂包，侩　散，干，为新填土；黏土（Ｑ　）：　恢一伙黑色　，软塑．　【】ｊ‘　塑，以黏土为主，局部含少量仃饥顷及砾石；粉质黏ＪＩ（ｑ？－　）：　座，油库设计等级为一级。原始地貌图及标高如图１所示。　【作者简介】杜留杰（１９８３～），男，河南商丘人，讲师，注册结构工程　师，从事复杂结构稳定性分析研究。　黄褐色，稍湿一湿，呈可塑一艘　状态，ｌ｝夏收分为黏粒，该　仅分布在场地东南侧；碎　（　）：黄｝碣包，ｋ　ｊ灰褐包．稍　成分为　Ｒ７　密一中密，稍湿。碎石土空例分佰不均匀，　柑　ｆ工程建设与设计　ｌ￡　眦ｔｒ　Ｉ阳ｎ＆Ｄｅｓｉｇｎｌ￣ｂｒＰｒｏｊｅｃｔ　碎石；板岩（ｚＩ．）：分布在南１贝时当墙场地，主要岩性为灰绿色一黄　褐色的泥质板岩和绢云钙质板岩；石英岩（Ｑ　，）：主要分布在　丘陵较高部位，地质时代为新远古界青自口系桥头三段；辉绿　岩（　）：灰绿一暗绿色，中细粒结构，主要矿物成分为辉石及　斜长石，个别钻孔见有脉岩。　３挡墙模型的建立　３．１选择本构模型　本文选取摩尔一库仑模型［２ｊ作为碎石土和网箱结构的本　构模型。　３．２定义材料参数　大连中石油国际储备库北区工棚填的主要是碎石土，　图３模型的建立　４模型的网格划分和边界条件限定　对模型的网格进行划分．得到６６　８８４个　元引８５　２６０个　网格节点，如图４ａ所示。应朋ＦＩＸ命令对馍掣的边界条件进　行限定，将模型除顶面没为自由面，　他面均设为　定面Ｉ　，如　挡墙采用格宾网箱组合而成。摩尔一库伦模型需要材料的参数　主要有体积模量、切变模量、密度、泊松比、黏聚力和内摩擦　角。填土和网箱的参数如表１所示。　表１填土和网箱参数　图４ｂ所示。在挡墙　方加卜荷载值　８０ｋｌ　３．３定义模型大小　大连中石油国际储备库北区Ｔ程海鲇路侧挡土墙共长　１　０９０ｍ，规划路侧挡土墙共长７１０ｍ，高差最大达４５．１ｍ。在此，　选取海鲇路五级挡墙的高差最大的一部分挡土墙进行建模。　选取的模型尺寸为　方向１００ｍ，Ｙ方向ｌＯｍ，Ｚ方向４５ｍ，建　立五级挡墙模型。　ａ模型网格单元与节点　３．４模型的建立　由于该工程是从下向上逐层施工的，模型的建立也是逐　层进行，选取建立模型每层高度为０．５ｍ。具体尺寸如图２所　示，建立模型如图３所示。　８　ｌ器　　●　ｌ·７　＼　ｒ——　善　垒　】　茸　７　茸　、、Ｊ：１７　．量　——　＼　、酲　ｂ模型边界条件限定　ｌ０．０５０　１０．７５０　ｌ１．４００　３５．ｏｏＯ　２．８ｏｏ　图４模型网格划分和边界条件限定　５求解　输入ＳＯＬＶＥ命令，进行求解　图２挡墙下方不铺设网箱结构　８８　６挡墙计算结果　经过计　，得刮　巾勺　侈御应力云图如图５昕示。　ａ挡墙位移云图　ｂ上部荷载作用下应力云　ｃ网箱结构应力云图　ｄ挡墙应力云图　图５位移和应力云图　６．１竖向位移分析　从　５ａ中　Ｊ‘以　１：　地发　填土最上方的竖向位移最　基础工程设　０　—　·　ｒ　Ｇｍ“一　犬，沉降量约为７．Ｏｍｍ。从上向下位移大小依次递减，综合考　虑，是因为填土上方有油品储罐共４２座，对土体产生了一定　的压力，加之土体自身的重力影响，致使竖向位移量增大。而　在挡士墙的下方，由于铺设了网箱结构，挡墙附近的沉降相　对较小。　６．２土中应力分析　图５ｂ、图５ｃ和图５ｄ为应力图。从应力图可以看出应力呈　侯状分布，在油品储罐的重力和填土自身重力的作用下，土压　力从上向下呈线性分布，放下层填土受到的应力呈增大的趋　势。在图５ｂ和图５ｃ　２个图巾明显可以发现在挡墙下方仃网箱　结构的地方，能承暖额外的应力作用，分担了填土的部分应　力．使填土能更加稳定，说明了网箱结构的有效性。　从图５ｄ中山上向下可发现挡墙的应力从１００ｋＰａ逐渐增　火列１　３００ｋＰａ，在海站路５层挡墙下方的竖向土压力值约为　１　２５０ｋＰａ；在海鲇路４　挡墙下方的竖向土压力值约为７５０　ｋＰ　海鲇路３层挡墙１。方的　向　Ｌ　力值约为５００ｋＰａ；　海鲇　路２　挡墙下力的　向土压力值约为２５０　ｋＰａ；在海鲇路１　捎墙下办的竖向土　力值约为１００　ｋＰａ。　７结论　本文应用ＦＬＡＣ３Ｄ对挡土墙进行了数值模拟分析Ｉ　，得到　地表竖向位移云图和土。ｆ］应力云图，对此进行分｝斤。得出结论　如下：　１）通过地表竖向位移云图的分忻，发现模拟结果为７ｍｍ。　其他土层沉降量从上向下位移大小依次递减；而网箱结构附　近沉降则较小；　２）通过对土中应力云图的分析，由上往下看可发现挡墙　的应力从１００ｋＰａ逐渐增大到１　３００ｋＰａ。　【参考文献】　【１】季文军．加筋挡土墙的的发展和施工方珐ｆＪＪ＿科技信息（科学教研），　２００８（１８）：４５６—４５７．　［２　ｌ－￣Ｊ．格宾加筋挡土墙动力特性试验研究及数值分析ｆＤ】．长沙：中南　大学．２０１０．　【３】誊为民，赖忠中，徐光明．力口筋挡土墙离心模型试验研究［　土木工程　学报，２０００．３３（３）：８４—９０．　【４　１ｌ　ａｔｈａＭＧ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ　Ｏｎ　Ｓａｎｄ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｇｅ０ｓｖｎ—　ｔｈｅｔｉｃｓ［Ｊ］．ＡＳＴＭ　Ｇｅｏｔｅｅｈｎｉｅａｌ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ，２００６，２９ｆ６）：４７４—４８　１．　【收稿日期１２０１７－０８．１０　８９