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公路边坡石笼挡土墙支护技术数值模拟研究
| 论文题名： | 公路边坡石笼挡土墙支护技术数值模拟研究 |
| 关键词： | 公路边坡;石笼挡土墙;路基支挡方式;离散元颗粒法;土压力;优化设计 |
| 摘要： | 我国广袤的山地丘陵集中于西南,西北地区。山区公路如同国民动脉,对于这些地区的经济、文化、政治功能的实现及信息的交流起着重要作用。但是山区公路由于地质条件复杂,特别是西南地区沿河路段,水毁道路现象严重。所以迫切需要对能够快速抢通道路,同时又能长久加固沿河路基的支挡方式加以研究。石笼挡土墙相对于其他支挡方式具有取材便利、可进行工业化流水生产、可利用流水施工;并且其独特的柔性结构能够一定程度消散自身所受的土压力。但是由于在常规设计中并没有考虑柔性结构的变形作用,因此石笼挡土墙的受力特点成为一个重要的研究课题。 离散元颗粒法是近年来兴起并且快速发展的数值计算方法,在这基础上建立的PFC软件能够很好的模拟岩土工程中离散问题。在此基础上建立石笼挡土墙的离散元颗粒模型,可以得到不同填土作用下的石笼挡土墙的变形特点,水平方向和竖直土压力的值。数值计算将石笼挡土墙和填土作为一个整体进行研究,能够很好的考虑到石笼的变形产生的土压力消散作用,同时也保证了本文计算的可靠性。 本文主要的研究工作和结论有: 1)总结了离散元理论单元划分的方法及求解方法,颗粒流计算阻尼、时步、本构模型设置对模型产生的影响;并以此分析颗粒流计算的特点。 2)分析室内试验,通过填土的三轴压缩试验,获得填土三轴压缩的应力应变曲线图。进而针对填土的试验值绘制库伦-摩尔圆,最后求得土体c、j值等物理力学参数。根据石笼的无侧限压缩试验,获得石笼的压缩试验的应力应变曲线,并以此分析石笼单体在受荷状态下的变形情况。 3)利用小型颗粒流数值模型试验——模拟填土的三轴压缩试验和石笼单体的无侧限压缩试验,确定填土以及石笼单体的细观参数。并定性的总结各参数对材料性质的影响。 4)通过已有的材料细观参数,考察收集实际工程的地质条件等方面的资料,以此为依据,建立公路路基边坡支护石笼挡土墙数值模型。对比分析石笼挡土墙墙体最优尺寸设计,基础最优宽度,填土的最优选择。 5)在最优方案的基础上,对石笼挡土墙的力学性能进行分析。监测其在荷载作用下土压力的变化,挡墙的水平位移,以及在天红路断道抢修项目中的后期加固。 |
| 作者： | 田麒琳 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘东燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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