基于FEM-SPH耦合方法的挡土墙墙后土体变形破损研究

摘要

挡土墙发生较大位移时,墙后土体往往出现裂缝,应用传统有限元法(FEM)计算墙后土体受力变形时存在困难。FEM-SPH的耦合方法结合了FEM的高精度、高效率和SPH粒子处理大变形的能力,可以较好地模拟裂缝的衍生与发展演化。本文介绍了SPH方法的基本原理与FEM-SPH的耦合方法,使用FEM-SPH自适应耦合算法对平动位移模式下挡土墙墙后土体的裂缝衍生与墙后土压力进行了三维数值计算,并与试验结果进行了对比,结果表明:(1)FEM-SPH方法可以较好地模拟挡土墙墙后土体的裂缝衍生;(2)墙后滑坡推力峰值在距离墙顶2/3处;(3)挡土墙平动模式下,张拉裂缝与剪切裂缝交替出现,张拉裂缝的出现由远挡墙向近挡墙的顺序衍生,剪切裂缝的出现由土体下端向上端的顺序衍生。研究结果可以为解决岩土体大变形问题提供新的思路。