2.3 基于有限元分析提出的設計 采用有限元法對加筋土路堤的穩(wěn)定性分析是研究人員羅伊等人早前嘗試（2009年）。根據實驗室的實驗中，瑪達維Latha （2000）提出了土工格室包裹砂等效復合模式。后來Rajagopal 等人（2001）驗 證使用的土工格室支持模型試驗等效復合模型路堤上的軟粘土層構成。在此模型中，在土壤中的內聚力與通過土工格室對土壤圍壓的增加值 在上一節(jié)中E q （5）給出。土工格室包封土壤的等效剛度涉及未增強土壤的剛度，土工格室的材料和相互作用的割線模量，其表示在多個格室格子間的相互作用。基于土工格室包封砂三軸加壓試驗，瑪達維Latha （2000）和Rajagopal 等（2001）提出了以下非線性經驗公式來表達土工格室加固砂（例如）的楊氏模量，所述土工格室的材料的割線模量和無筋砂（K u ）的楊氏模量的參數。 其中P a =大氣壓， M =土工格室材料割線模量，千牛/米； σ3=圍壓。 在上述公式中模數的參數對應于雙曲線參數，鄧肯和昌（1970）提出的模型。對于E q （6）給出的任何土工格室的等效模數平均值，可以通過簡單的替換來獲得模量（M ）。 M 值應相應于土工格室的拉伸載荷 - 應變曲線中2.5％平均應變的值。該中心所述土工格室墊的周向應變?yōu)?.5％，典型檢測點通常為約30％至35％的基腳寬度處（瑪達維Latha 等人的早期研究的量級 2008年），此應變被認為是在土工格室的平均周向應變，而土壤的圍壓會因土工格室包裹而增加。 要設計一個土工格室路堤，路基應模擬一個有限的元。土工格室墊層尺寸的確定，可以使用在前面的章節(jié)中討論的復合模型模擬具有同等的強度和剛度。路堤的壓力效應會給路基的承載能力和下面路基 的相應沉降、毗鄰路基地面的隆起、斜坡的橫向變形。通過對比確定：可以改變土工格室墊層的尺寸和強度達到設計的要求，以獲得所需的允許荷載范圍內的變形能力。有限元設計方法的優(yōu)點在于可以得到路堤所承受的應力和變形的完整曲線，這在所描述的其它兩種設計方法是不可能的。 要驗證土工格室軟粘土地基設計的有效性，實驗室通過Krishnaswamy 等（2000）所建立的實物模型，使用有限元分析的模擬和結果進行了比較。該軟地基土路基和土壤的特性有限元分析顯示在，在GEOFEM 項目（Karpurapu 和1993年巴瑟斯特）采用有限元程序，不同的土工格室坡面的橫向變形比較的縱橫比顯示于圖4，寬高比被定義為土工格室高度（h ）與格室的等效直徑（D ）的比例。土工格室包裹是三角形的，等效直徑由等同于三角形面積相當的圓獲得。在這些模型試驗中，格室的直徑保持恒定為225毫米和土工格室墊層的高度是變化的，以獲得格室的不同高寬比。橫向變形恒定，因為該模型試驗在試驗鋼槽進行，因此堤腳點是受硬質基體包裹體的影響，而堤是可以橫向方向自由移動。這些結果證實該復合有限元模型能夠獲到土工格室很好的加固堤防的變化，可放心用于設計中。 3. 設計實例 在超過6米厚的軟粘性土上，設計建造一個高6米、無需排水的、抗剪強度15千牛/平方米的路堤。堤的橫截面示于圖5. 中，要求抗剪強度20千牛/平方米，設計出適合這種要求的土工格室。 圖5 設計實例中的路基橫斷面 3.1基于滑移線方法的設計 路堤基底寬=66米 土工格室寬度= 66米 - 4米（兩側偏移2米）=62米 土工格室寬度/軟土層的深度=62/6=10.33 根據應力曲線圖，P /Cu = 12（從詹納1988年和布什1990講解中的圖表中獲?。? 跨剛性端的平均壓力P'=12Cu +1Cu =13Cu 因此，根據路基承載能力繪出的對稱的半邊路堤斷如圖 圖6 承載力圖設計實例 允許壓力20千牛/平方米對稱路堤的計算如下： 土工格室墊層上的路基的重量負荷（壩頂寬18米，基部寬28米，高4米）=（18 +28）/2×4×19 =1748千牛/米； 土工格室插入路基部分的重量負荷（基寬33m 和高度2 M ）=33×2×19 =1254千牛/米； 允許負載峰值（長18米）= 18×20=360千牛/米。 半邊路堤荷載（包括附加）=總負荷=1748+1254+360=3362千牛/米； 從壓力圖得到承載能力，千牛/米：6×5.71C u +（5.71+12）/2×C U × 5.71+7.5×13C U =304.43CU 為平衡所需要Cu=3362/304.43=11.04千牛/平方米

取樣深度／(m) 天然含水率 曝曬2天后 含水率W 0.0 7％ 1％ 0.2 10％ 3％ 0.4 18％ 8％ 0.6 21％ 2l％ 0.8 25％ 27％ 1.0 27％ 28％ 1.2 29％ 27％ 1.4 30％ 25％? 1.6 30％ 25％ 1.8 30％ 25％ (A)1.6m? (B)1.2m? (C)0.8m? (D)0.4m? 答案: (B) 6、室內滲透試驗分為常水頭試驗及變水頭試驗，下列( )說法是正確的。 (A)常水頭試驗適用于砂土及碎石類土 (B)變水頭試驗適用于粉土及黏性土 (C)常水頭試驗最適用于粉土 (D)變水頭試驗最適用于滲透性很低的軟黏土 答案: (A) 、(B) 7、采用塑限含水量W＝18％的粉質黏土作填土土料修高速公路路基，分層鋪土碾壓時，下列( )種含水率相對比較合適。 (A)12％ (B)l7％ (C)22％ (D)25％ 答案: (B) 8、按我國抗震設防水準，下列關于眾值烈度的( )種敘述是正確的。 (A)眾值烈度與基本烈度實際上是相等的 (B)眾值烈度的地震加速度比基本烈度的地震加速度約低0.15g (C)遭遇眾值烈度地震時設防目標為建筑處于正常使用狀態(tài) (D)眾值烈度是在該地區(qū)50年內地震烈度的平均值 答案: (C) 9、通常圍壓下對砂土進行三軸試驗，請判斷下列選項中( )是正確的。 (A)在排水試驗中，密砂常會發(fā)生剪 脹，松砂發(fā)生剪縮 (B)在排水試驗中，密砂的應力應變曲線達到峰值后常會有所下降 (C)固結不排水試驗中，密砂中常會產生正孔壓，松砂中常會產生負孔壓 (D)對密砂和松砂，在相同圍壓時排水試驗的應力應變關系曲線相似 答案: (A) 、(B) 10、在卵石層上的新填砂土上灌水，穩(wěn)定下滲，地下水位較深，下列( )選項是有可能產生的后果。 (A)降低砂土的有效應力 (B)增加砂土的自重應力 (C)增加砂土的基質吸力 (D)產生管涌 答案: (B) 11、下列各選項中，( )項關于巖土工程設計概算作用的說法是不正確的。 (A)是衡量設計方案經濟合理性和優(yōu)選設計方案的依據 (B)是簽定工程合同的依據 (C)是巖土工程冶理(施工)企業(yè)進行內部管理的依據 (D)是考驗建設項目投資效果的依據 答案: (C) 12、對于單支點的基坑支護結構，在采用等值梁法計算時，還需要假定等值梁上有一個鉸鏈點，一般可近似取該鉸接點處在等值梁上的下列( )個位置。 (A)基坑底面下1/4嵌固深度處 (B)等值梁上剪應力為零的位置 (C)主動土壓力合力等于被動土壓力合力位置 (D)主動土壓力強度等于被動土壓力強度位置 答案: (D) 13、對于天然含水量小于塑限含水量濕陷性黃土，確定其承載力特征值時可按下列( )