ANSYS对贵州六盘水地区软质岩地基承载力分析

葛正枝， 彭 涛，罗云洪

(贵州省地矿局113地质大队，贵州 六盘水 553001)



ANSYS对贵州六盘水地区软质岩地基承载力分析

葛正枝， 彭 涛，罗云洪

(贵州省地矿局113地质大队，贵州 六盘水 553001)

通过有限元分析法对贵州六盘水石炭系泥岩进行应力与变形分析，深入认识地质原型，对其岩基极限承载力进行了数值模拟，得出P-S曲线图；通过P-S曲线图，得到当地的泥岩极限荷载为3 600 kPa。

有限元分析法；极限荷载；泥岩

1 有限元法概述

有限元分析法把工程岩体作为不间断地力学介质，通过建立平面基本问题的假设进行离散，建立模型[1-2]，对工程问题进行应力与变形分析。

针对贵州六盘水地区的特殊环境，通过对泥岩的承载力进行有限分析和对石炭系泥岩力学参数进行统计分析，最终得出综合值以及弹性模量与泊松比对极限承载力的影响，同时得到本地区石炭系泥岩的粘聚C与摩擦角φ的综合参数[3]。此软件能抽象的给出地质模型，假设平面基本地质体，进行平面应力和应变问题的分析。计算步骤如下。

1) 离散化

根据连续体的形状选择能描述连续体的单元，常见的单元有：矩形、五边形、六边形、正方形等多边形单元体；其次，对不同形状进行单元划分，将全部单元体和各节点按一定的顺序编号。

2) 单元分析

建立各节点力和各节点位移之间的对应关系。

3) 整体分析

是对各个单元组成的整体进行分析，建立起一个线性方程组，来揭示节点外荷载与节点位移的关系，求解出节点位移。

2 岩基载荷试验模拟

例算：本计算方法是用3 m×3 m的岩体单元模型应用有限元分析并建立单元属性模拟，根据六盘水地区石炭系泥岩的岩石力学参数建立弹塑性模型、数值计算模型并对单元走向长、倾向长进行确定。

根据六盘水地区石炭系泥岩的试验测试得到的岩石力学参数进行模型，承压板直径0.3 m。参数见表1。

表1 泥岩的物理力学指标

几何模型及网格划分见图1。

图1 几何模型和网格划分

分级加载：取基本风压0.7 kN/m3,上部恒荷载0.2 kN/m3，施加荷载效应控制的荷载力为：400 kPa，直到土体破坏。图2模拟显示泥岩所受不同荷载下的岩体变形。模拟得到的荷载与沉降量的关系见图3。

图2 不同荷载下的岩体变形模拟结果

图3 数值模拟最终的P-S曲线

从图3可以看出：施加荷载增至3 800 kPa时，P-S曲线拐点明显，说明以石炭系泥岩为地基持力层的土层快速加速破坏。通过以上数据和图形我们最终得出：其前一级荷载3 600 kPa即为极限荷载。

3 结 语

用有限元分析软件对六盘水石炭系泥岩进行分析研究，对其岩基极限承载力进行了数值模拟，得出P-S曲线图，当荷载加至到3 800 kPa时，泥岩土体遭到破坏，其前一级荷载3 600 kPa即为极限荷载。

[1] 何满潮. 工程地质数值法[M]. 北京: 科学出版社, 2006.

[2] 潘别桐, 黄润秋. 工程地质数值法[M]. 北京: 地质出版社, 1994.

[3] 陈希哲. 土力学地基基础[M]. 北京: 清华大学出版社, 2004.

ANSYSAnalysisofBearingCapacityofSoftRockFoundationinLiupanshuiArea

GE Zhengzhi, Peng Tao, Luo Yunhong

(The113GeologicalTeam,GuizhouBureauofExplorationandDevelopmentofGeologyandMineralResources,Liupanshui,Guizhou, 553001,China)

The stress and deformation of Carboniferous mudstone in Liupanshui is analyzed by finite element method. The geo-prototype is deeply understood and the ultimate bearing capacity of the rock base is numerically simulated. The PS curve is obtained and the local limit load of mudstone is 3 600 kPa.

Finite element analysis; Ultimate load; Mudstone

2016-07-27

葛正枝(1982-)，女，贵州黎平人，工程师，研究方向：水工环工作，手机：15885539709，E-mail：2228143148@qq.com.

TD315+.1

：Adoi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.04.002