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考虑暂态饱和区影响的粗粒土高路堤边坡稳定性分析
| 论文题名： | 考虑暂态饱和区影响的粗粒土高路堤边坡稳定性分析 |
| 关键词： | 高速公路;粗粒土高路堤;边坡稳定性;暂态饱和区 |
| 摘要： | 高速公路在穿越山岭重丘区时，常需修建高路堤;而粗粒土因具有透水性好、承载力高等工程性质，广泛用于湖南地区高路堤填筑。但由于湖南常年多雨，受降雨影响粗粒土高路堤边坡常出现不同程度的边坡滑塌、路面不均匀沉降等灾变现象;严重缩短了路堤的使用寿命。本文以国家自然科学基金青年科学基金项目“极端降雨条件下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律及致灾机理研究(51508042)”为依托，首先，通过相似理论建立室内模型与路堤原型、降雨强度等各参数之间的关系;然后，采用模型试验分别研究长时间大雨、短时间暴雨工况下粗粒土高路堤边坡渗流特性，据此对数值模拟时所需的土水特征曲线进行修正;最后，将渗流计算结果导入到FLAC3D中，计算粗粒土高路堤边坡稳定性及塑性区的发展规律。研究过程中取得以下3个主要结论: (1)基于室内模型试验和数值分析方法等，提出了一种以粗粒土骨架为研究对象，综合考虑基质吸力、孔隙水压力、渗透力、重度等因素影响下的粗粒土高路堤稳定性计算方法，能更真实反映降雨对边坡稳定性的影响。 (2)室内模型试验结果表明:长时间大雨降雨过程中暂态饱和区呈明显的“S”型分布，短时间暴雨降雨过程中呈现“J”型分布;长时间大雨降雨过程中，坡前推力主要出现在路堤深处，短时间暴雨降雨过程中，各监测点处的坡前推力均随降雨历时的持续而增大，降雨停止后坡前推力持续增大。 (3)数值模拟分析结果表明:长时间大雨工况下，塑性区首先发生在边坡表层并逐渐向路堤边坡坡脚处发展直至形成塑性贯通区，安全系数降低较快，降雨停止后塑性区分布在坡脚处且分布的面积逐渐减小，安全系数趋于稳定;短时间暴雨降雨工况下，塑性区主要分布在边坡表层，安全系数下降较缓慢，降雨停止后塑性区面积持续增大，并向路堤边坡内部扩展，安全系数持续降低。 本项目通过研究两种降雨工况下暂态饱和区分布及发展规律对稳定性的影响，对高速公路粗粒土高路堤边坡排水设计、耐久性养护具有重要指导意义。 |
| 作者： | 邓喜 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 何忠明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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