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坡前水位升降对炭质泥岩-土分层路堤渗流特征与稳定性影响研究
| 论文题名： | 坡前水位升降对炭质泥岩-土分层路堤渗流特征与稳定性影响研究 |
| 关键词： | 分层填筑路堤;炭质泥岩;粉土;坡前水位;浸水软化效应;渗流特征;路堤稳定性 |
| 摘要： | 广西壮族自治区六寨-河池高速公路建设过程中率先提出了炭质泥岩-土分层交错填筑的路堤填筑方法，该方法有效地解决了炭质泥岩分布区域优质路堤填料不足等问题。然而，在公路运营期间，由于水库、河流的水位变化导致分层路堤变形量过大甚至失稳的现象仍时有发生。为此，本文通过室内试验与数值模拟方法对预崩解炭质泥岩浸水后强度劣化机制、坡前水位升降条件下炭质泥岩-粉土分层交错填筑路堤渗流特征以及稳定性变化规律进行了研究，所得主要结论如下: (1)针对炭质泥岩浸水后强度劣化特性，进行了不同浸水时间、不同围压条件下的预崩解炭质泥岩三轴压缩试验，得到了浸水条件下预崩解炭质泥岩的强度变化规律，即:饱和状态下，随着浸水时间的增长，炭质泥岩的总应力抗剪强度指标cx、ψu均呈指数型衰减规律。 (2)人工模拟坡前水位上升过程中，路堤中各测点含水率逐渐达到饱和、基质吸力持续降低直至消失;坡前水位下降后，各测点含水率逐渐降低，基质吸力缓慢回升;各测点含水率及基质吸力的响应时间均与测点距坡面的距离成正比，与测点所在高程成反比。模型试验过程中测点坡前推力以及坡顶位移变化规律表明:坡前水位上升有利于分层路堤稳定，蓄洪及坡前水位下降对分层路堤稳定均不利。 (3)采用数值模拟分析方法，结合饱和-非饱和渗流理论对分层填筑路堤在不同水位升降速度下的渗流特征进行了分析，分析表明:坡前水位上升速率越快，特征点含水率和孔隙水压力变化的响应时间越早;坡前水位下降速率越快，特征点含水率与孔隙水压力降低越显著。 (4)采用极限平衡法，结合非饱和抗剪强度理论，对坡前水位升降过程中分层路堤安全系数的变化规律进行了计算，计算结果表明:坡前水位上升过程中，分层路堤安全系数持续增大，坡前水位下降后，分层路堤安全系数先迅速减小、后缓慢升高;水位升降速度越大，分层路堤安全系数变化幅度越大;分层填筑路堤安全系数随炭质泥岩填筑层厚度的增加而降低。 (5)提出了一种能考虑浸水软化与非饱和效应的路堤稳定性计算方法，并对比了采用该方法与仅考虑非饱和效应的路堤稳定性分析方法计算得到的水位升降过程中路堤安全系数的变化规律，结果表明:不考虑预崩解炭质泥岩浸水软化效应时得出的路堤安全系数偏高，该路堤稳定性分析方法对具有软化效应的炭质泥岩路堤具有更强的针对性和实用性。 |
| 作者： | 黄永和 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 付宏渊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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