1 引言

在【地基土中土工格柵的模擬(Geogrid)】中討論了使用Geogrid改善地基土的性能。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)Geogrid所起的作用，下面分析了一個(gè)堤壩的加固，分別使用Plaxis 2D和Phase2進(jìn)行了模擬，同時(shí)也比較了二者在模型設(shè)置以及計(jì)算結(jié)果方面的差異。

2 堤壩模型

這個(gè)堤壩模型由兩層土組成，上層為Sand Fill, 下層為Soft Clay，顯然上層的強(qiáng)度比下層高，為了改善土的性能，在兩層的分界面使用Geogrid進(jìn)行加固。首先分析沒(méi)有加固時(shí)的穩(wěn)定性，然后分析加固后的穩(wěn)定性。

3 Plaxis 2D模擬

當(dāng)輸入土層材料參數(shù)時(shí)，為了最大程度地與Phase 2的計(jì)算作比較，在"Initial" ko設(shè)置時(shí)，采用了"Manual" 選項(xiàng)，設(shè)置ko為1，即土體處于靜水壓力狀態(tài)。下面分三種情形進(jìn)行分析：

(1) 在沒(méi)有支護(hù)的情況下，最大位移量是0.088m。下圖所示的是位移云圖和最大剪應(yīng)變圖。計(jì)算的安全系數(shù)為1.244。

(2) 安裝Geogrid但不設(shè)置界面，這相當(dāng)于Geogrid與土緊密粘合在一起，不發(fā)生滑動(dòng)或分離。在這種情況下，最大位移量0.012m，計(jì)算的安全系數(shù)是1.265。可以看出，安裝Geogrid有效地阻止了土層的位移，安全系數(shù)得到了提高。剪應(yīng)變圖顯示出剪切帶被Geogrid分割開，沒(méi)有形成貫通的剪切帶。

(3) 安裝Geogrid同時(shí)設(shè)置界面，即考慮了土-結(jié)構(gòu)的相互作用，在這種情況下，最大位移量0.019m，計(jì)算的安全系數(shù)是1.268，其結(jié)果與不設(shè)置界面時(shí)差不多。

4 Phase 2 

使用相同的模型和參數(shù)，在Phase 2下運(yùn)行。分兩種情形：

(1) 不進(jìn)行支護(hù)。在這種情形下，最大位移量是0.009m，這個(gè)數(shù)值比上面計(jì)算的位移值小很多，不過(guò)，就像以前多次討論過(guò)的一樣，使用強(qiáng)度折減方法計(jì)算出來(lái)的位移不真實(shí)，特別時(shí)Plaxis計(jì)算的位移；計(jì)算的安全系數(shù)為1.26。這個(gè)數(shù)值與上面計(jì)算的1.244差不多相同。不同軟件的算法、網(wǎng)格劃分等因素都影響著計(jì)算結(jié)果。不過(guò)總的來(lái)說(shuō)，結(jié)果大致相同。可以比較二者的位移云圖和最大剪應(yīng)變圖。

(2) 安裝Geogrid但不設(shè)置界面, 為了與Plaxis的結(jié)果比較，在此Geogrid使用了彈性模型，計(jì)算出的最大位移量是0.03m, 這個(gè)數(shù)值與上面計(jì)算的最大位移量0.012m基本上接近，計(jì)算的安全系數(shù)為1.48，比上面計(jì)算的安全系數(shù)1.265稍微高一些。

(3) 如果Geogrid使用塑性模型，即設(shè)置抗拉強(qiáng)度60kN/m, 得到的安全系數(shù)為1.44，比使用彈性模型小了一些，最大位移量為0.011m。當(dāng)SRF=1.75時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)Geogrid發(fā)生了屈服破壞，即在下圖這些紅色區(qū)域Geogrid所受的力超過(guò)了抗拉強(qiáng)度60kN/m。

5 結(jié)束語(yǔ) 

通過(guò)比較Plaxis 2D和Phase2的計(jì)算結(jié)果，可以看出最明顯的差異是當(dāng)安裝Geogrid后Phase 2計(jì)算的安全系數(shù)比Plaxis 2D計(jì)算的安全系數(shù)高。這種差異由許多因素引起，對(duì)一個(gè)特定的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，很難確切地指出哪一個(gè)因素占主導(dǎo)地位。不過(guò)，宏觀上講，主要是由于Plaxis使用的安全分析(Safety Analysis)算法引起的，在Plaxis中，當(dāng)計(jì)算安全系數(shù)時(shí)，不考慮界面和結(jié)構(gòu)元的殘余強(qiáng)度，而且應(yīng)力狀態(tài)時(shí)從初始階段開始計(jì)算的，這可能是導(dǎo)致安全系數(shù)低的主要原因。