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山区公路路基与下边坡在车辆荷载作用下的动力响应分析
| 论文题名： | 山区公路路基与下边坡在车辆荷载作用下的动力响应分析 |
| 关键词： | 公路路基;土质坡体;稳定性分析;车辆荷载;动力响应 |
| 摘要： | 重庆地方干线公路多处于山区，地质结构复杂，是地质灾害的多发区。近年来随着重庆市委市政府“八小时重庆”工程的实施，重庆的公路建设正高速推进，取得了跨越式的发展，目前重庆地方干线公路总里程突破10000公里，其中包括210国道、212国道、318国道、319国道等重要国家交通干线公路。 而随着公路里程的增加，发生在公路上的地质灾害也越来越多，由此而造成的公路断道也越来越多。而地质灾害的产生原因错综复杂，这些原因包括地质条件、岩土体工程特性、地形地貌、气候、降雨、地震、人类活动等，而在这些因素当中，车辆荷载对公路的影响作用分析的研究却是少之又少。本文以G210国道重庆段为研究对象，在借鉴前人的研究成果及方法的基础上，采用有限元软件ANSYS的瞬态动力学分析对车辆荷载作用下的路基的动力响应进行分析；采用基于离散元理论的颗粒流软件 PFC3D对公路下土质边坡的破坏机理进行仿真模拟，其无需假定土体本构关系，无需假定滑裂面，直接从细观上定义颗粒之间的接触关系，模型交替使用力-位移定律和牛顿运动定律，不断更新接触部分的接触力，并通过可视化界面直接描述边坡滑动面的位置和几何形状，重现土质坡体崩塌滑移的整个过程。本文利用ANSYS与PFC3D的优势，研究了路基与公路下土质边坡在车辆荷载作用下的动力响应，具体内容如下： 首先，通过查阅国道交通流量报表与现场调查，研究了G210国道重庆段24小时内车辆荷载的车型、车速等参数的分布特性及其统计参数,为山区公路车辆荷载模型的建立提供理论依据。 其次，通过有限元软件ANSYS建立路基模型，研究了车辆荷载作用下路基不同深度处的动力响应规律，并且分析了车辆荷载大小、车辆行驶速度等不同参数对路基不同深度处动力响应的影响。 然后，建立颗粒离散元数值三轴试验模型，并结合公路下边坡土体室内三轴试验数据，通过对两者应力-应变曲线进行拟合，最终获得模型的细观参数。同时，对不同模型尺寸、不同颗粒尺寸以及不同颗粒形状的数值模型所获得的试验结果进行对比分析，揭示了这些因素对颗粒细观参数造成的影响。紧接着通过PFC3D建立公路下边坡土质边坡模型，引入车辆荷载作用边界条件，通过施加不同轴载、不同周期和不同持续时间的车辆荷载，研究土质坡体在车辆荷载作用下的破坏机理，揭示了车辆荷载对土质边坡稳定性及破坏形态的影响。 最后，总结本文所研究的主要内容以及取得的研究成果，同时，对今后进一步研究工作提出一些建议。 |
| 作者： | 何亮 |
| 专业： | 地质资源与地质工程 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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