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超高填方加筋路堤工作性状及稳定性研究
| 论文题名： | 超高填方加筋路堤工作性状及稳定性研究 |
| 关键词： | 高填方路堤;安全系数;降雨入渗;FLAC3D模型;数值分析;沉降变形 |
| 摘要： | 随着我国西部大开发战略的逐渐深入,黄土地区高等级公路建设得到了大力发展。由于受到黄土地区地形地貌条件的制约,高填路堤已成为主要的路基型式,填土高度有时高达50m。高填方路堤稳定性和沉降变形特性一直是人们普遍关注的问题。新型三向土工格栅具有独特的物理力学性能,将其作为加筋材料铺设于路堤边坡中,能够有效地改善路堤的变形特性,提高路堤的整体性能。本文采用FLAC3D建立数值分析模型,对超高填方加筋路堤的稳定性和沉降变形特性进行了较为系统的研究。 首先,通过对超高填方加筋路堤施工填筑过程进行模拟,研究了路堤边坡坡脚、坡顶及变坡点等关键位置的沉降及水平位移随填筑高度的变化规律。同时,分析了路堤填土模量及地基土模量对路堤变形的影响。结果表明:随着填筑高度的增加,路堤沉降及水平位移逐渐增大;随着填土模量及地基土模量的增大,路堤沉降及水平位移逐渐减小,格栅轴力降低,加筋效果有所减弱。 其次,在路堤顶面施加均布荷载,分析了静力及动力荷载作用下路堤的工作性状。同时,基于交通循环荷载的动力非线性,对交通循环荷载的振幅、频率及行车间隔进行参数分析。结果表明:静力荷载作用下,路堤顶面沉降及水平位移变化幅度较大;交通循环荷载作用下,路堤顶面沉降及水平位移随着循环次数的增加而增大,但增幅逐渐减小,直至趋于稳定;交通荷载振幅、频率越大,行车间隔越短,路堤顶面最终沉降越大。 然后,对比分析了土工格栅对超高填方路堤稳定性的影响。采用强度折减法对土体抗剪强度参数及筋土界面参数进行模拟,研究了不同条件下路堤边坡的安全系数及潜在滑动面的变化规律。结果表明:当土体抗剪强度参数较小时,在土体中铺设土工格栅,路堤边坡安全系数可提高10％~20%;对比分析加筋与未加筋工况下路堤边坡的稳定性可知,格栅与土体的相互作用提高了路堤的稳定性,边坡潜在滑动面向深层发展,其曲率变缓。 最后,提出了降雨入渗折减因子及降雨折减模式的概念,通过对土体抗剪强度参数进行不同程度的折减来模拟降雨入渗对超高填方加筋路堤稳定性的影响,分析了不同降雨折减因子、入渗深度及均布荷载条件下边坡的安全系数。结果表明:降雨入渗折减因子对路堤稳定性的影响存在一个临界值,当折减因子低于这一临界值时,降雨入渗对路堤边坡安全系数及潜在滑动面影响显著增大;在土体中铺设土工格栅,提高了降雨入渗条件下路堤的稳定性。 |
| 作者： | 罗烈日 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 郑俊杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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