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GEO5基坑和挡墙中的放坡设计问题
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发表于: 2016-05-25
当我们设计基坑或者挡墙的时候,对于有放坡的情况或者边坡支挡情况,往往需要对放坡或天然边坡部分进行稳定性分析。但是很多客户提到一个问题,就是支挡结构顶点上方的土层似乎不能再继续划分,从而很困惑。这里就支挡放坡的使用方法给大家一个详细的解答,这里我以“深基坑支护结构分析”模块为例:
1. 定义放坡坡面
首先我们需要在【墙后坡面】界面中定义我们放坡以后的破面形状。
GEO5为我们提供了大量的放坡形状供选择。对于没有的形状,可以选择最右边的选项,自定义坡面各个点的坐标。
注:
对于非常复杂的情况,例如天然边坡的坡面,其稳定性往往需要单独的详细分析,此时建议采用【土质边坡稳定分析】模块进行。在该模块中,你可以通过导入DXF文件的方式,进行快速建模。
2. 定义剖面土层
然后我们需要在【剖面土层】界面中定义土层剖面的划分。这里需要注意的是结构顶点的z坐标始终是0,且z轴向下为正。
这里常常遇到问题是,很多客户想划分结构顶点以上的土层,尝试输入负的z值时,软件提醒用户不能输入负值。同样的,在挡墙类模块中也是类似的。出现这个问题的原因在于,GEO5深基坑和挡墙等模块中,并不考虑结构顶点上方的土层划分,即认为结构顶点上方的土层都为统一土层。
这样做的原因在于根据多层土土压力的计算理论(无论是哪种土压力计算方法。关于多层土如何计算土压力,请查阅相关的土压力书籍和教程,这里不再赘述),结构上方的土层抗剪强度对作用在结构上的土压力大小并没有影响,唯一的影响在于其容重。而土体的容重差异并不是很大,即使有较大的差异,例如岩石和淤泥,当考虑到产生土压力的土楔形状时,也可以忽略不计。
因此,软件为了减少用户的参数输入工作量,并不要求用户必须输入结构上方的各个土层的抗剪强度等参数,从而大大提高了建模效率。下面的示意图对此进行了简单说明。
在【剖面图层】界面,还有一个客户常常问到的问题,就是关于“Z轴原点标高”这个参数的使用。其实对于直接进行建模的用户,这个功能并没有什么作用。这个功能主要适合于需要从“三维地层建模模块”导入剖面数据的用户。关于此功能的使用说明,请
点击这里
查看。
3. 调用“土质边坡稳定分析”模块
对于有放坡的支护设计,放坡部分的稳定性本身也是需要我们进行分析的。在GEO5中,我们直接通过调用“土质边坡稳定分析”模块进行,由于可以直接使用土坡模块中的所有功能,这样大大提成了我们对放坡部分进行设计和分析的灵活性,包括放坡部分的支护设计(加土钉、锚杆/索、挡墙等)。
当我们在基坑或挡墙模块中点击【外部稳定性分析】界面后,软件会直接启动“土质边坡稳定分析”模块,并未我们创建好模型。
在第2步中我们提到由于结构顶部上方岩土体的抗剪强度对作
用在结构上的土压力计算并无影响,所以软件并不需要我们输入上方的土层。但是对于边坡稳定分析,我们则必须完善土层的输入。例如,这里我们在结构上面还有一层土。则我们在土坡模块中点击【多段线】界面,在该界面中增加相应的土层。这里我们的上方土层距离结构顶端的距离是1m。我们点击图形界面显示设置按钮,并显示竖向标尺。然后在上面土层内部随意点一个点,并修改其z坐标为1,点击确定,即可完成相应地层线的添加。步骤如下图所示:
1)
当然,您也可以不用显示竖向标尺。默认情况下,结构顶端z坐标为0,z轴向上为正。
2)
3)
表格中双击该点,弹出坐标修改窗口
4)
确定以后,软件自动为我们添加了一条水平的地层线。
然后我们切换至【指定材料】界面,指定相应土层材料即可。当然,如果您没有在基坑或挡墙模块中事先添加相应的岩土材料,可以在土坡模块中添加。
注:
对于很复杂的土层分布,建议采用土坡模块,例如导入DXF格式的功能单独建模分析。计算土压力时,我们考虑水平地层,但是如果您的地层很复杂,那么计算整体稳定性或者放坡部分稳定性时,建议考虑地层的非水平分布,需要采用土坡模块单独分析。
如果放坡稳定性不满足要求,那么您可以直接在调用的土坡模块中对其进行锚杆、筋材(土钉)、抗滑桩等支护设计,而不需要在新建多个文件。
总结
只要大家能够灵活应用GEO5各个模块直接的调用功能,就能非常灵活并高效的使用GEO5,并可以分析一些非常复杂的组合支护结构。
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