堆积体路基稳定性模型试验与数值分析

论文摘要

我国西南地区的四川省地处高原东部边缘地带,多为山岭丘陵区,其地形、地貌、地质、水文条件复杂,近几年地质灾害时有发生。于2008年5月12日发生里氏8.0级地震,给人民公共财产带来了巨大的损失。灾后重建的首要目标就是恢复通往灾区的公路。在灾后的公路重建设计中,地震过程中形成的堆积体方量很大无法将堆积体移除,因此有一部分的线路选择从堆积体上通过。由于堆积体形成的时间较短,没有得到充分沉降,基本还处于不稳定或者临界稳定状态,因此必须对堆积体的稳定性和堆积体上填筑路基的稳定性进行充分的研究。与此同时,路基的填筑材料进行就地取材,选取山区中的土石混合料,这种填方料的筑路技术的开发和研究,也引起工程界人士的普遍关注。但由于这种填方料颗粒粒度变化大且难以控制,再加之其含水率极不均匀,使得在实际工程中路基施工困难,施工质量得不到有效的保证,致使在堆积体上修筑的土石混合料路基产生大量的沉降和变形,从而导致路面结构过早的破坏,影响公路运输安全及公路的正常使用。因此,解决堆积体上填筑路基的稳定性成为公路灾后重建的关键问题之一。本文是以汶川灾后重建项目中的省道303线映秀至卧龙公路的灾后重建工程为依托,通过对堆积体和路基填料的物理力学性质的研究,得出堆积体路基的变形性状。采用土工离心模型试验方法,考虑不同压实度、不同含水率、不同颗粒级配等情况下堆积体路基的稳定性与变形性状。同时,应用GEO-SLOPE软件对堆积体沉降情况和应力应变分布状况进行数值分析,并与模型试验结果进行了对比。通过综合分析,探讨了堆积体路基的稳定性机理,为修筑堆积体路基设计和施工技术提供了参数依据。因此,搞清堆积体上填筑路基的稳定性与变形性状,确保堆积体路基具有良好的稳定性和较小的沉降,以便做出合理的设计并采用有效的施工技术手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 堆积体松散介质物理力学性质研究现状
• 1.2.2 堆积体上填筑路基稳定性分析方法研究
• 1.3 课题的提出
• 1.4 主要研究内容、思路及研究方案
• 第二章 堆积体路基物理力学特性
• 2.1 工程概况
• 2.2 堆积体路基的变形机制
• 2.2.1 工程地质与地形
• 2.2.2 水文与气候
• 2.2.3 堆积体中的土石混合料自身的原因
• 2.2.4 施工方面的原因
• 2.2.5 防护工程不同步和防护工程不完善
• 2.2.6 设计不合理
• 2.3 堆积体路基填料的物理力学性质
• 2.3.1 堆积体路基填料的基本物理力学参数
• 2.3.2 堆积体及路基填料的抗剪强度
• 2.4 堆积体路基的压实特性
• 2.4.1 堆积体路基土石混合料的颗粒分析试验
• 2.4.2 堆积体路基土石混合料的压实试验
• 2.4.3 压实试验结果
• 2.4.4 压实试验结果与分析
• 2.5 CBR值试验
• 2.5.1 CBR试验
• 2.5.2 通过试验分析影响CBR值的因素
• 2.6 小结
• 第三章 堆积体路基稳定性状离,心模型试验
• 3.1 试验目的
• 3.2 土工离心模型试验技术发展概况
• 3.3 离心模型试验原理
• 3.4 试验方案设计
• 3.4.1 试验系统
• 3.4.2 试验材料
• 3.4.3 试验步骤
• 3.4.4 模型制作
• 3.4.5 试验内容
• 3.4.6 试验结果分析
• 3.5 小结
• 第四章 堆积体路基稳定性状数值分析
• 4.1 极限平衡法的基本原理
• 4.1.1 摩尔-库仑强度准则
• 4.1.2 关于安全系数的定义
• 4.1.3 静力平衡条件
• 4.1.4 合理性要求
• 4.2 分析软件GEO-SLOPE简介
• 4.3 试验段堆积体上填筑路基稳定性分析
• 4.3.1 堆积体上填筑路基滑动面分析
• 4.3.2 堆积体上填筑路基的应力应变和位移分析
• 4.3.3 堆积体上填筑路基在地震工况下的分析
• 4.4 小结
• 结论与建议
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 进一步工作建议
• 参考文献
• 致谢