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FLAC2D在桥梁右侧边坡稳定性分析中的应用 　　摘要：在查明工程地质条件的基础上，应用FLAC2D对某桥梁右岸边坡进行数值模拟，分析在增加桥梁桩基荷载后边坡的应力、应变状态及其变化过程，并对其稳定性进行分析。 　　关键词：FLAC2D; 边坡稳定性; 桥梁; 　　1 概述 　　桥位所经区域位于四川盆地西南边缘地带，地势南西高，北东低，倾向盆地中心。河流自西北向东南纵贯测区，是区内最低侵蚀基准面，形成构造、风化剥蚀、河流侵蚀和河流堆积地貌。 　　大桥桥位所经地段阶地发育，出露地层简单，岩性单一，主要有三叠系，白垩系下统打儿凼组和第四系。本区处于新华夏构造体系第三沉降带之四川沉降褶带西南部，主要构造为新华夏构造体系控制形成，此外，还受北西向构造体系影响。 　　由地质勘探剖面图（图1）可以看出，大桥右岸边坡剖面上有四个工程地质岩组，分别如下： 　　(1)第四系冲洪积层（Qal+pl）褐色亚粘土，含5%碎石，分布不均匀，硬塑，容许承载力200～250kPa。 　　(2)第四系冲积层（Qal）褐黄色漂石土，稍密，潮湿～饱和，卵石成分多为泥质砂岩，容许承载力200～300kPa。 　　(3)白垩系下统打儿凼组二段（K1d2）褐红、灰紫色砂岩，局部夹泥质砂岩，弱风化，碎块状，容许承载力700～1000kPa。 　　(4) 白垩系下统打儿凼组一段（K1d1）浅紫色泥质砂岩，厚层～巨厚层状，夹薄层砂岩，弱风化，碎块状，容许承载力500～700kPa。 　　本桥主桥为88＋160＋88米T形连续刚构桥,后退岸设40m引桥,前进岸设5×40m引桥。主桥基础为群桩基础；引桥下部构造为双柱墩，钻孔桩基础。 　　限于篇幅，本文只分析右岸引桥部分下部的边坡，在增加桩基荷载后的应力、应变状态和变化过程，以及对边坡稳定性的影响。 　　2 FLAC2D的简介 　　快速拉拉格朗日分析(Fast Lagrangian Analysis of Continua，简称FLAC)程序是一个有限差分程序，由美国ITASCA咨询集团公司开发，主要是为岩土工程应用而开发的岩石力学计算程序，程序中包括了反映岩土材料力学效应的特殊计算功能，可用于边坡、坝体、隧道、硐室等岩土介质的应力和变形模拟与分析。 　　FALC2D的求解使用了如下3种计算方法： 　　(1)离散模型方法。连续介质被离散为若干互相连接的四节点单元，作用力均被集中在节点上。 　　(2)有限差分方法。变量关于空间和时间的一阶导数均采用有限差分来近似。 　　(3)动态松弛方法。应用质点运动方程求解，通过阻尼使系统衰减至平衡状态[1]。 　　3 参数选择 　　3.1桩基承载力的确定 　　根据现场实测数据，编号为4的浅紫色泥质砂岩的容许承载力为500～700kPa。为了分析出最大容许荷载下边坡的情况，取700kPa为桩基荷载行计算，分析基础应力、应变情况。 　　3.2 计算模型参数选择 　　在FLAC中建立模型时，选用莫尔-库仑模型(Mohr-Coulomb model)作为本次岩土体的本构模型，其中各岩组的容重，内磨擦角，内聚力和泊松比可由试验数据得到，体积模量K，剪切模量G，与杨氏模量E和泊松比micro;有关。 　　 　　由已知数据和计算公式得出各岩组的物理力学参数如表1所示[2]： 　　表1 数值模型物理力学参数表 　　4 模拟计算与分析 　　4.1 模型的建立 　　FLAC分析采用Mohr-Couloub本构模型。由于边坡浅表层构造应力在长期的地质过程中已松驰殆尽，因此模型边界不考虑水平构造应力的作用，只考虑自重应力的作用。模型左右边界和底边界给予水平(X)和垂直(Y)方向的约束。[3] 　　根据上述模型参数的选定，岸坡模型网格如图2。模型由150×100网格进行离散后生成。 　　4.2 计算与分析 　　对模型进行初始条件赋值以及初始平衡计算后，对模型进行开挖和施加荷载计算。 　　考虑到桥梁的桩基主要承载力主要来自基础底部，而桩基四周的磨擦力相对较小，为简化模量不进行考虑。因此桩基模拟成开挖形式，开挖后的基坑左右两侧给予(X)方向的约束，然后再对基坑底部添加向下的荷载，以模拟桩基对基础的压力。 　　根据现场测试得出的岩石容许承载力为500～700kPa，取700kPa为桩基荷载，换算后得出每根桩基础所产生的压力为1.4×106N，对模型添加荷载后进行计算分析。 　　4.2.1应力特征分析 　　 　　 　　FLAC模拟计算得到边坡初始、加荷后的最大、最小主应力等值线图（图3、图4）以及被跟踪单元格(i=55 j=54)垂直应力、主应力时步曲线图（图5）。对比应力等值线图（图3、图4），可以看出，荷载加载前后深部应力曲线变化很小。较明显的应