公路边坡土钉墙支护安全性分析.doc

公路边坡土钉墙支护安全性分析摘要：公路工程经常采用土钉墙作为一种临时性的支护工程，人们最为关心的是该支护工程的完成预期目标的可能性。从工程事故的统计分析来看，施工阶段是事故发生高危阶段。本文结合一个工程实例，采用可靠性的方法，通过建立数学模型重点对土钉墙支护结构的失效风险概率进行分析。关键词：土钉失稳风险概率分析中图分类号：x734文献标识码：a 文章编号：1、工程概况本文以某工程为例，该工程边坡挖深6.8米，坡角取75o，土钉入射角15o ,土钉水平间距取1米，开挖部分土层主要参数见下表：根据边坡开挖顺序，把整个过程分为如下工况,详细参数见下表：2、建立模型计算失效概率本边坡等级为二级，按地基基础设计规范dgj 08-11-1999的规定，当土体水平位移大于1/3边坡开挖深度 23mm时，认为边坡发生破坏。开挖过程的模拟采用ansys提供的概率分析（pds）模块，编制了基于apdl语言的计算程序，采用蒙特卡洛数值模拟中的超拉丁法，其中随即变量取为：粘聚力c服从对数正态分布，内摩擦角服从正态分布，施工期间的地面附加荷载q服从极值i 型分布。ansys中未提供极值i 型分布，故需要首先对地面附加荷载做当量正态化，以便利用高斯分布进行计算。土层随机参数取值表为了简化计算，本例作如下假设：1、不考虑地下水对土钉支护的影响，即认为降水方案已经把地下水降到设计要求的深度或计算范围内的土体位于地下水位以上；2、不考虑开挖过程的时空效应；3、忽略土钉长度、开挖深度等参数的变异性，按常量考虑。图1 土钉开挖工况13的数值模型支护的可靠性验算，应该对每一工况的失效概率进行计算。鉴于计算方法的相似性，仅对最后一个工况进行失效概率分析。首先在ansys前处理模块中编写命令流，得到宏文件gailv2.mac,然后进入概率分析模块（prob design）,定义粘聚力、内摩擦角、附加荷载为随机变量，采用超拉丁法进行模拟计算，考虑到计算速度和结果的收敛性，确定模拟次数为200次。计算结果如下：probability result of response parameter ux_node108solution set label = lab1231gailv02simulation method= monte carlo with latin hypercube samplingnumber of samples= 200mean (average) value = -1.4836365e-002standard deviation =3.5973326e-003minimum sample value = -3.0260918e-002maximum sample value = -1.0668479e-002the probability that ux_node108 is smaller than -2.3000000e-002 is:probabilitylower bound,upper bound4.55694e-002 2.23701e-002, 8.02427e-002note: the confidence bounds are evaluated with a confidence level of95.000%.在置信度为95%的情况下，节点a的水平位移大于23mm的概率为0.0455694 ,即该支护最后一个工况的失效概率为4.56%。3、结果分析当采取有效措施加强施工过程的管理后，土钉长度、土钉倾角、墙体高度等的变异性将大大减小，可以忽略这些变量对土钉稳定性的影响。而土体相关变量内摩擦角、粘聚力等的不确定性会成为土钉稳定的主要影响因素。通过采用上述方法，可以分别计算出施工阶段各个工况下支护结构的失效概率，当概率超过一定界限时，就应该采取有效措施对边坡稳定进行控制。参考文献：1.建筑基坑支护技术规程jgj120-99，北京：中国建筑工业出版社，