[01121768]框架锚杆支护冻土边坡的多场耦合分析软件V1.0

1.课题来源与背景 本成果来源于软件著作权,名称：框架锚杆支护冻土边坡的多场耦合分析软件V1.0,登记号：2018SR745961。 近些年来,随着西部大开发战略和振兴东北老工业基地政策的大力实施,寒区线性工程得到了长足的发展,出现了许多自然和人工边坡,由于寒区生态环境变化差异较大,寒区边坡的发育状况处于动态变化之中,造成了路基、路堑边坡支护结构的变形、裂缝等不同程度的冻胀破坏,从而引起冻土边坡支护结构的失效进而引起冻土边坡失稳,给寒区建筑工程、公路、铁路等工程的安全运营带来了极大隐患。目前,框架锚杆被广泛用于冻土边坡的支护,与其他结构相比框架锚杆支护冻土边坡优点比较明显,主要表现在以下几个方面：（1）与刚性挡土墙相比,框架锚杆在土体的冻胀过程中会产生较大的变形,减弱了作用于框架锚杆的水平冻胀力的影响,保证了框架锚杆的整体安全性;（2）框架锚杆能较好地利用稳定冻结区冻土本身的自稳能力对活动层进行主动支护,从本质上改善土体的力学性能,有效控制了坡体的位移;（3）框架格栅中还可种植植被,尽可能地减小工程对冻土水热交换的影响,维持活动层稳定,有效防止春融滑塌。然而框架锚杆支护冻土边坡的工程也遇到一些问题,究其原因主要是目前设计还沿用非冻土区的方法,对框架锚杆支护冻土边坡的水、热、力和变形多场耦合作用下的研究仍不够充分,因此,进一步加强框架锚杆支护冻土边坡在多场耦合作用下的研究对于寒区工程的设计施工及安全运营具有重要的意义。 2.技术原理及性能指标 该软件主要应用于框架锚杆支护冻土边坡的多场耦合分析,通过对冻土边坡模型的建立,框架锚杆支护模型的建立,以及外界环境温度、土体热、水、力学计算参数的设置给出冻土边坡冻结和融化时边坡温度、水分、应力和变形的分布规律以及锚杆轴力分布规律、框架变形规律,从而让广大的工程设计人员及科研工作者能够对框架锚杆支护的冻土边坡的温度、应力、变形和稳定状态进行评估,为寒区工程的设计与施工提供依据,具有重要的工程意义和实用价值。 3.技术创造性与先进性 软件前处理可视化性能较为良好,界面较为直观,使用简单、方便,用户可通过输入边坡模型的几何参数、进行有限元网格划分、设置框架锚杆支护结构参数和施加边界条件进行快速创建分析模型。通过对分析模型的温度场、水分场和应力场的三场耦合模型进行有限元自动计算,计算结果与实际测试结果基本相符,计算能力较为良好。计算分析结束后,软件通过图形和色彩将结果关键数据和特征直观地传达出来,从而实现对相当稀疏而又复杂的数据的深入洞察,计算结果数据可视化通过一目了然地方式,帮助用户获得客观数据层面的理解。 4.技术成熟程度,适用范围和安全性 现已经掌握本成果的操作流程及计算原理,广泛适用于冻土边坡的框架锚杆多场耦合分析,操作简单,计算性能可靠,可让广大的工程设计人员及科研工作者能够对框架锚杆支护的冻土边坡的温度、应力、变形和稳定状态进行评估,为寒区工程的设计与施工提供依据,具有重要的工程意义和实用价值。 5.应用情况及存在的问题 已经与企业合作应用于冻土边坡框架锚杆设计,仍需扩大应用范围。 6.历年获奖情况 无