图6-29碎石桩与抗滑桩联合加固计算模型示意图6-30FLAC3D网格6.5.1.2材料本构模型及参数参考文献[1]，土体材料采用Mohr-Coulomb本构模型，具体参数见表6-1所列。表6-3加固区域土体材料参数6.5.1.3边界条件与动态施工力学行为模拟模型的左右两侧施加X方向上的约束，前后两面施加Y方向上的约束，底面施加Z方向上的约束。......
2023-10-03
数值分析模型建立和工程对策
【摘要】：表6-9土体参数6.7.1.3系梁式桩网结构及土-结构相互作用模拟此处采用实体置换的方法来模拟桩体和系梁。
6.7.1.1 几何模型
图6-47给出了系梁式桩网结构加固斜坡软弱地基路堤的有限元计算全结构模型，其中地面斜坡坡率为1∶2，斜坡软弱层厚11 m，在其上修筑高10 m、宽35.5 m的路堤。采用系梁式桩网结构加固，即试图于路堤下坡脚一侧通过刚性连接钢筋混凝土系梁与桩体，增大原传统式桩网结构的纵横向刚度，实现竖向控沉与侧向抗滑双赢。在路基底部铺设0.6 m厚的碎石垫层，土工格栅夹铺于垫层中部，桩体平面布置为方形，桩径D＝0.6 m。下坡脚一侧设置5排桩，其顶部刚性连接宽度和厚度均为0.8 m的系梁，上坡脚一侧8排桩暂不设置系梁。同时为保险起见，在路堤外侧还设置宽10 m、高4 m的反压护道。路堤与反压护道边坡坡比均为1∶1.5。
图6-47 有限元计算几何模型（未按比例，单位：m）
6.7.1.2 土体材料模型及参数
地基（含斜坡软弱层、下卧刚硬层）、碎石垫层、路基及反压护道土体均采用Mohr-Coulomb理想弹塑性本构模型。参考实际工程以及室内土工试验成果，取土体参数如表6-9所示。
表6-9 土体参数
6.7.1.3 系梁式桩网结构及土-结构相互作用模拟
此处采用实体置换的方法来模拟桩体和系梁。桩体和系梁的本构模型取为理想线弹性，弹性模量Ep＝Eb＝35 GPa，泊松比μp＝μb＝0.15，重度均为26 kN/m3。土工格栅结构采用Plaxis内嵌的Geogrid单元进行模拟[54]，其轴向刚度取为EA＝2 000 kN/m。
因系梁和桩体均为三维空间布置，且Plaxis软件仅可进行轴对称和平面应变问题的分析，故需对系梁和桩体进行平面应变化。建模时通过刚度等效的方法将空间布置的桩体转化为沿线路纵向的连续墙，即保持墙体厚度与桩径相等，同时降低桩的弹性模量[55]。
式中 A——桩的横截面积（m2）；
Ep——桩的弹性模量（GPa）；
D——墙体厚度（m）；
L——原方形布置的桩距（m）。
根据式（6-5）得等效后的E′=6.87 GPa。
在系梁的平面应变化方面，不妨将系梁划分为桩顶处的C区域和桩间土处的F区域，如图6-48所示。当系梁纵横交叉布置时，取C区域弹性模量为35 GPa，按照系梁C区域的弹性模量除以系梁纵向间距2.4 m进行等效获得F区域弹性模量（35/2.4＝14.58 GPa）；当系梁仅横向布置时，C区域和F区域弹性模量相同，均取14.58 GPa计算；当系梁仅纵向布置时，C区域取弹性模量为35 GPa，F区域则视为与斜坡软弱层同参数。
图6-48 系梁的平面应变化（单位：m）
同时为方便进行后续参数敏感性分析，根据系梁的布置形式以及系梁弹性模量和厚度的差异性变化，进行了工况划分，如表6-10所示。其中工况1、2用以比较无处治措施与系梁式桩网结构加固，工况2、3、4用以比较系梁的布置形式，工况2、5、6、7用以比较系梁不同弹性模量，工况2、8、9、10用以比较系梁不同厚度。
表6-10 计算模型工况
续表
注：“—”表示无此结构，即工况1为无处治措施工况。
采用软件内嵌的Interface界面单元模拟系梁-土、桩-土以及土工格栅和碎石垫层之间的相互作用，在系梁与地基土体的接触面、桩左右两侧和桩底以及土工格栅的上下两侧设置界面单元。土体-结构相互作用的糙率通过选取界面强度折减因子Rinter予以反映，本节中下卧刚硬层-桩之间取Rinter＝0.63，斜坡软弱层-桩之间取Rinter＝0.60，碎石垫层与土工格栅之间取Rinter＝0.65。
6.7.1.4 有限元网格划分
选用高精度的15节点三角形单元离散土体以及置换后的桩、系梁，5节点的线单元离散土工格栅，网格为程序自动剖分。
先以“重力加载”的方式生成下卧刚硬层和斜坡软弱层的初始应力，将生成的初始位移重置为零后，采用程序内置的塑性分析功能模拟桩体和系梁的实施以及路堤、反压护道同步逐层填筑（1 m/层）、土工格栅铺设等。
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