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刚性挡土墙支护膨胀土边坡的适用性探讨
| 论文题名： | 刚性挡土墙支护膨胀土边坡的适用性探讨 |
| 关键词： | 刚性挡土墙;膨胀土边坡;边坡适用性;数值仿真分析 |
| 摘要： | 圬工砌石挡土墙是工程中常见且有效的边坡支挡结构物，但大量的现场调查发现，无论是铁路还是公路工程，修筑在膨胀土地区的刚性挡土墙发生破坏的现象屡见不鲜。适用于普通土(岩)体的刚性挡土墙是否同样适用于膨胀土?不少学者从分析膨胀土与刚性挡土墙相互作用入手，采取现场试验、室内模型试验以及理论计算等手段开展过一些有益的研究。但迄今为止，尚无人对该问题做出肯定与正面回答。本文在总结前人研究工作的基础上，探讨并尝试回答这一问题。 首先，通过分析、借鉴已有的试验和理论研究成果，建立膨胀土土层大气影响深度、土体含水率、膨胀力三者间存在的相互关系。在此基础上，提出大气影响深度内沿土层深度方向作用于墙背各点处膨胀力的数学表达式，并将该表达式引入刚性挡土墙土压力水平层分析方法中，推导了膨胀土挡墙土压力合力及其作用点位置的计算公式，并编制计算机程序进行了算例分析，获得了膨胀土中挡土墙稳定性分析的量化指标。 其次，采用数值仿真分析方法，以湖北襄荆高速公路某膨胀土路堑边坡现浇混凝土坡脚挡墙失稳破坏为例，建立膨胀土与挡土墙相互作用的二维数值模型，考虑三种不同土体增湿的边界条件，借助温度应力场可等效土体吸水后湿度应力场的手段，运用有限差分法分析程序FLAC的热、力学耦合分析功能进行仿真模拟，研究挡土墙与膨胀土路堑边坡之间的相互作用，进一步探讨了刚性挡墙支护膨胀土边坡的适用性能。 结果表明，刚性挡墙在膨胀土中所受土压力的合力以及倾覆力矩都大大超过同等条件下一般粘性土中的对应值，且合力作用点的位置明显升高，挡墙抗滑及抗倾覆稳定系数都远不能满足路基规范的要求；数值仿真分析也显示，挡土墙和边坡浅层产生了较大的侧向位移，边坡塑性区域不断扩大，刚性挡墙支护下的膨胀土路堑边坡必然发生滑坍破坏。 总之，数学解析以及数值仿真分析方法都验证了按常规设计的刚性挡土墙是不适合支护膨胀土边坡的。 |
| 作者： | 廖文周 |
| 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： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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