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绕基底转动模式的刚性挡墙支护膨胀土堑坡的适用性分析
| 论文题名： | 绕基底转动模式的刚性挡墙支护膨胀土堑坡的适用性分析 |
| 关键词： | 膨胀土堑坡;绕基底转动模式;刚性挡土墙;适用性分析;数值仿真;变位模式 |
| 摘要： | 在膨胀土边坡工程中,国内铁道、公路、水利等部门曾多采用土钉墙、重力式挡土墙和抗滑桩三大加固措施,并采取短锚杆喷射混凝土和浆砌片石等全封闭措施对路堑边坡进行坡面防护,但工程处治的实际效果是刚性支护结构发生破坏的现象屡见不鲜。为进一步探讨刚性挡土墙是否适合支护膨胀土边坡,本文针对墙体绕基底转动的变位模式,尝试开展了以下分析研究: 第一,完成了广西百色膨胀土样的室内固结快剪、膨胀力及固结试验,确定了土样的相关力学指标,建立了膨胀力与起始含水率、膨胀变形量的关系,为推导土压力公式和开展数字分析做好准备。 第二,基于对已有研究成果及室内试验结果分析,将膨胀力沿墙背土层深度变化的量化式引入土压力水平层分析法中,推导了挡墙土压力公式并编写matlab程序进行计算,获得土体增湿后的土压力大小、土压力作用点高度及其随墙顶位移的变化;根据墙身稳定要求,反算不同墙顶位移下考虑膨胀力作用时墙身所需截面尺寸,并与正常填土挡墙的算例进行对比,获得刚性墙支护膨胀土适用性的量化指标:填土初始含水率较小且增湿后,土压力显著增大,其作用点位置也明显升高;若挡墙静止,较正常填土墙顶宽需增大2.6倍才能维持墙身稳定;墙顶位移量需15cm时膨胀力作用才完全消散; 第三,运用FLAC软件的热、力学耦合分析功能,用材料温度场等效模拟土体湿度场,考虑大气影响深度范围内膨胀土体的增湿条件,对比分析了土体增湿前后墙与土体间的相互作用,数值模拟结果也表明:土体增湿后土压力强度峰值明显增大,挡土墙和墙后土体产生显著的侧向位移,需很大限度地增大截面尺寸才能保证膨胀土挡墙的稳定。因此,从安全和经济性考虑,刚性挡墙不适合支护膨胀土堑坡。 最后,运用灰色局势决策理论分析了柔性支护、刚性支护及刚柔结合三种膨胀土堑坡处治方案的优劣性,对比工程成本、施工难易及生态环保等指标,得出柔性支护处治膨胀土堑坡为最佳方案,刚性支护方案最差。 |
| 作者： | 廖亚林 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 杨和平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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