MSE(Mechanically Stabilized Earth)墙体内部稳定的可靠性

1 引言

由加拿大岩土工程学会CGS土力学与地基分会主办的第二届杰出讲座(2nd Distinguished Lecture)将于2022年7月21日举行，演讲者为加拿大皇家军事学院(Royal Military College of Canada)土木工程名誉教授Richard J. Bathurst，演讲题目为《Reliability and LRFD calibration for internal stability limit states for MSE Walls(MSE墙体内部稳定性极限状态的可靠性和LRFD标定)》。

2 MSE墙可靠性分析

用钢和土工合成物加固构件(geosynthetic reinforcing elements)建造的MSE (Mechanically Stabilized Earth)墙目前是很成熟的技术，美国和加拿大的地基设计规范基于载荷和阻力系数设计(LRFD, load and resistance factor design)方法，当进行MSE设计时，必须满足这些规范中的极限状态方程确保MSE墙安全，不过这种安全的概率有多大是未知的，大多数情况下，计算出来的安全系数不是荷载和阻力系数标定时的值【设计标准(Design Standard) | Eurocode 7---Geotechnical Design】。本讲座介绍了主讲人和合作者使用的方法，以可靠性指数或破坏概率表示最低的安全系数，讨论了LRFD标定和可靠性分析之间的联系。使用目前北美规范，包括加拿大公路桥梁设计规范中规定的荷载和阻力系数，用可靠性计算实际的安全系数。MSE墙的结构类型和加固类型(如土工合成板、钢带或网格)不同，满足极限状态的实际安全系数也不同，该方法使用严格的基于可靠性的设计方法和目标安全系数，不受LRFD设计规范中规定的载荷和阻力系数限制。

3 MSE墙分析方法

尽管学术上可以提出各种各样新的想法和手段，但工程实践必须遵循一定的规范和标准，MSE墙的设计手册可参考：

[1] FHWA (2001). FHWA-NHI-00-043. Mechanically stabilized earth walls and reinforced soil slopes.

[2] WisDOT Bridge Manual Chapter 14 - Retaining Walls [258p.]

与边坡稳定性分析类似，MSE墙的设计方法有三种：

(1) 手工计算---使用土压力理论检查MSE墙的外部稳定性和内部稳定性，尽管手工计算没有考虑概率和可靠性，但计算方法经过许多工程项目检验(MSE Wall Analysis Template.xls);

(2) 极限平衡法---极限平衡法可以计算MSE墙的可靠性指数和破坏概率;

(3) 有限元法---有限元法不仅可以计算MSE墙的安全系数，而且可以进行墙的位移分析，概率有限元能够分析出MSE墙的破坏概率。

             相关文章，在仿真秀官网搜索：

• 地基土中土工格栅的模拟(Geogrid)
  

• 土工格栅(Geogrid)加固软土地基的堤坝---两种模拟方法比较
  

• 土工合成材料(Geotextile)加固边坡---PLE与SLIDE计算结果的比较

4 相关文献

[1] (2016) Deterministic and probabilistic failure analysis of simple geosynthetic reinforced soil slopes.

[2] (2017) Influence of model type, bias and input parameter variability on reliability analysis for simple limit states in soil–structure interaction problems.

[3] (2017) Probabilistic analysis of simple slopes with cohesive soil strength using RLEM and RFEM.

[4] (2018) Reliability-based design of internal limit states for mechanically stabilized earth walls using geosynthetic reinforcement.