plaxis2D-边坡

Plaxis2D在边坡工程中的应用北京金土木软件技术有限公司技术部卢萍珍主要内容一、PLAXIS程序简介二、PLAXIS2D边坡应用（加固/稳定性分析）三、注意的几个问题（初始应力生成/界面）一、PLAXIS简介•Plaxis软件是由荷兰公共事业与水利管理委员会提议，于1987年在Delft大学开始研发的。最初的目的是为了在荷兰特有的低地软土上建造河堤，开发一个易于使用的有限元分析程序。•随着Plaxis的发展，逐渐完善成为一套理论基础坚实、界面友好、逻辑性强的适用于大多数岩土工程领域的软件。成功地应用于岩土工程中繁杂耗时的非线性有限元的计算工作。Plaxis的突出优势:•由熟悉土力学的人员开发的软件，适合岩土工程问题的计算分析•有稳定的开发队伍•有CUR的支持、指导、不断发展（CUR-土木工程研究与标准中心，30多个欧洲企业组成的协会）PLAXIS发展历程Plaxis2D(v9)与v8的对比:•施工步重置•土工实验室•参数变量与敏感性分析•HSsmall模型（小应变）7当前研究方向zHoek-Brown模型（岩石）z各向异性软土蠕变模型z循环加载和砂土液化z反映真实“裂隙”的土体模型（MITS1模型）June，2009二、Plaxis2D边坡应用---加固方式的实现‹夯实加固---算例1‹桩的布置(加固、抗滑)---算例2、算例3‹喷锚支护---算例4‹土工格栅---算例5……zPhi/c折减:----计算过程中将土的强度参数(内摩擦角和粘聚力)逐步降低，使结构达到极限状态----安全系数计算：土所具有的强度参数值与相应于极限状态的强度参数值之比（自动搜索破坏面）qiskeptconstantqu逐步降低破坏线reducedreducedccMsfϕϕtantan==Σreducedϕtan二、Plaxis2D边坡应用---稳定性分析c=10kPaphi=300‹土坝稳定问题----------《土工结构安全系数的计算》（宋二祥）位移增量等值线图安全系数表示‹土工织物加强路堤的安全系数------《土工结构安全系数的计算》（宋二祥）位移增量等值线G=1000kPa,φ=25°,c=3kPa,γ=18kN/m3,K0=0.5土工织物抗拉变形刚度：EA=1900kN/m计算步骤:–创建phi/c折减工序–在乘子标签页中接受默认增量Msf=0.1–运行计算–核查总乘子-位移曲线注意事项:–计算点的选取（破坏体中）–设置足够的加载步–使用足够精细的网格结果核查:总乘子-位移曲线(计算过程中亦可见）：1.161.121.081.041.00.00.30.60.91.21.5displacementSum-Msf荷载步不足足够荷载步时1.161.121.081.041.00.00.30.60.91.2displacementSum-Msf3.剪应变增量云图2.位移增量云图1.位移增量矢量图结果查看-位移增量或剪应变增量图:•初始应力是土体未受到扰动的平衡状态，包括以下方面:–土体重力–荷载历史•Plaxis中可以用两种方法生成初始应力:–K0过程–重力加载三、注意的几个问题---初始应力生成K0-过程•需要在输入程序生成初始应力–需要参数:水平静止土压力系数K0.–缺点:不适合倾斜表面–优点:土体中不会发生位移，只有应力0''Kvh•=σσ重力加载•通过重力加载计算初始应力.–缺点:会产生非物理位移.–优点:在任何条件下都能够达到应力平衡.对于一维压缩来说:ννσσ−•=1''vn()νν−=10K所以重力加载实现过程–初始阶段•忽略K0过程,ΣMweight保持为0–阶段1•选择塑性计算，总乘子•设定重力乘子ΣMweight=1–阶段2•选择重置位移为0，以消除由于重力加载产生的位移重力加载注意–不排水材料•在阶段1中选择“忽略不排水”选项，用来防止产生超孔隙水压力–如果已经使用过K0过程•在初始阶段重复K0过程,但是设置ΣMweight=0;这样就会重置所有初始应力为0.重力加载以下情况下需要使用重力加载来代替K0过程:非水平土层非水平水位线界面•土和结构的相互作用–墙体摩擦–土体和结构之间的滑动和缝隙–土体材料属性–相对于土体参数的折减因子RinterCinter=Rinter*Csoiltan(φ)inter=Rinter*tan(φ)soil–独立的界面材料属性组（两个相互垂直的剪切方向上的剪切应力的合成）库伦准则：界面Rinter取值建议:–砂/钢筋相互作用=Rinter≈0.6–0.7–粘土/钢筋相互作用=Rinter≈0.5–砂/混凝土相互作用=Rinter≈1.0–0.8–粘土/混凝土相互作用=Rinter≈1.0–0.7–土/土工格栅相互作用=Rinter≈1.0(可能不需要界面)–土/土工织物相互作用=Rinter≈0.9–0.5(土,织物)界面•尽量避免刚性结构的角点处的应力震荡刚性角点,引起不良应力结果刚性角点，改善了应力结果谢谢！