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原文传递大轴重和长时重力荷载对路堤边坡稳定性影响及设计优化

论文题名：	大轴重和长时重力荷载对路堤边坡稳定性影响及设计优化
关键词：	重载铁路;路堤边坡;优化设计;长时重力荷载;时间效应;斜坡地基
摘要：	边坡稳定性是路堤边坡设计优化的重要依据。在重载铁路运输提高列车轴重发展趋势的背景下，开展大轴重重载铁路路堤边坡设计优化工作，以细粒土、碎石土、硬块石土三种常见路堤填料分别填筑的路堤为研究对象，针对路堤正常服役及浸水软化两种工况，采用瑞典条分法分析45t轴重及以下列车荷载对边坡稳定性影响规律，从路堤高度、边坡坡度、路肩宽度三个角度对大轴重重载铁路路堤边坡进行设计优化。此外，为保证高速铁路长期安全稳定运营，须控制边坡在长时重力荷载作用下具有时间效应的变形，在土体变形时间效应试验成果基础上，提出边坡土体变形时间效应分析方法，利用ABAQUS有限元软件建立分析模型，基于不同等级线路的长期变形状态控制目标，针对斜坡地基下高速铁路路堤长期稳定性问题进行分析，并提出设计优化方法。主要结论如下: 　　(1)路堤边坡安全系数对列车荷载敏感性受填料种类影响显著，其原因为，首先，随路堤填料强度的提高，滑床能为滑体提供更大抗滑力，由列车荷载引起的下滑力对安全系数影响程度减弱;其次，路堤标准断面高度随填料强度提高而增加，与列车荷载相比，路堤自重对边坡稳定性影响权重升高;再者，当路堤填料内摩擦角较高时，路堤内滑动面位于应力较低的坡面附近，列车荷载同滑体上部相交区域较小，导致边坡稳定性受轴重影响程度较低。　　(2)在大轴重列车荷载下，需保证路堤填料浸水软化时边坡稳定安全系数Fs≥1，在正常服役时Fs≥1.25，据此计算路堤临界高度、临界坡比、临界路肩宽度随轴重变化规律。临界高度同轴重接近线性的负相关关系，其规律受路堤填料种类影响不显著。临界坡比与临界路肩宽度同轴重接近线性的正相关关系，且两因素对轴重敏感性因填料而异，随填料强度升高，轴重对临界坡比及临界路肩宽度影响程度降低。在25～45t轴重列车荷载作用下，分别以细粒土、碎石土、硬块石土作为路堤填料时，路堤高度阈值变化范围分别是8～5m、12～9m、20～17m，边坡坡比阈值为1∶1.5～1∶2、1∶1.5～1∶1.75、1∶1.5～1∶1.75，路肩宽度阈值为1～3.5m、1～2m、1～2m。　　(3)提出了通过整体剪应力比代表土体变形时间效应的分析方法，并针对山区多斜坡地基条件，利用该方法对不同地基坡度下边坡土体变形时间效应进行了分析，根据有砟轨道边坡达到缓慢稳定状态、无砟轨道边坡达到快速稳定状态两个原则指导路堤设计，对路堤填料以及工程措施提出了相应的要求:对于无砟轨道，在地基坡度低于或等于1∶5时，压实的A、B组填料即可达到控制目标;在地基坡率陡于1∶5时，需在压实的A、B组填料基础上控制路堤高度;在地基坡率达到1∶2.5时，除使用压实的A、B组填料外还需采取增稳措施。对于有砟轨道，当地基坡率达到1∶2.5时，需进行整体检算或采取增稳措施。
作者：	宋鑫
专业：	道路与铁道工程
导师：	罗强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文