斜坡路基稳定性计算及其不均匀沉降结构响应分析

论文摘要

以绵广高速公路路基病害研究为依托,对斜坡地基上路基稳定性以及不均匀沉降影响因素进行了数值仿真计算,通过单一影响因素变换得到对其不均匀沉降影响较大的主要因素,并采用灰关联分析的方法对主要影响因素做进一步的量化分析,得到路基不均匀沉降对各主要因素的敏感性。利用Geo Studio软件中的SLOPE/W模块,采用摩根斯坦-普赖斯法对不同地层坡度、不同路基高度和不同路基顶面宽度的情况下,斜坡地基上填方路基稳定性进行计算分析,发现随着地层坡度和路基高度的增加,路基稳定性越来越差,且路基最危滑裂面上土体抗剪强度也发生了变化,滑裂面两端稳定性较中部要弱。采用Geo Studio软件中的SIGMA/W有限元分析模块,分析在不同地层坡度、路基高度、路面宽度、路基模量、地基模量、面层厚度和基层厚度等影响因素下路基的不均匀沉降和内部应力结构响应情况。通过比较分析得出在路基路面自重的作用下,斜坡地基的存在使得路基路面的变形不再沿路基中线对称,斜坡路基产生明显的不均匀沉降,靠近斜坡下侧的沉降明显大于斜坡上坡一侧;地层坡度、路基高度、路基强度和地基强度的变化对路基变形和应力响应的影响较大,是斜坡地基上修筑道路时需重点考虑的主要影响参数。在以上研究的基础上,利用灰色系统理论中的灰关联分析方法,对影响路基路表不均匀沉降的主要因素进行交叉组合,建立有限元模型进行计算,以路表最大沉降为指标来表征路表的不均匀沉降,分析不同的影响因素与路表最大沉降的灰关联度,得出各因素与路表最大沉降的量化关系,进而得到路基不均匀沉降对各影响因素的敏感性,发现地层坡度对路基路面不均匀沉降影响最大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国内外对土坡稳定性研究的现状
• 1.2.2 路基不均匀沉降
• 1.2.3 灰关联分析法在道路工程中的应用
• 1.3 本文的研究内容和技术路线
• 第二章 斜坡地基上路基稳定性分析
• 2.1 土坡稳定性分析原理简介
• 2.1.1 瑞典圆弧滑动法
• 2.1.2 毕肖普法
• 2.1.3 Janbu法
• 2.1.4 摩根斯坦—普赖斯法
• 2.2 土坡稳定性分析
• 2.2.1 计算模型参数
• 2.2.2 计算结果分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 自重作用下斜坡路基结构响应分析
• 3.1 计算原理与方法
• 3.2 计算模型
• 3.3 计算参数及内容
• 3.4 计算结果分析
• 3.4.1 不同地层坡度下路基变形及应力响应分析
• 3.4.2 不同路基高度下路基变形及应力响应分析
• 3.4.3 不同路面宽度下路基变形及应力响应分析
• 3.4.4 不同路基模量下路基变形及应力响应分析
• 3.4.5 不同地基模量下路基变形及应力响应分析
• 3.4.6 不同面层厚度下路基变形及应力响应分析
• 3.4.7 不同基层厚度下路基变形及应力响应分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 自重作用下斜坡路基不均匀沉降影响因素敏感性分析
• 4.1 灰色系统理论概述
• 4.2 灰色关联度分析的基本步骤
• 4.3 斜坡地基上路表不均匀沉降影响因素的灰关联度计算
• 4.3.1 确定参考序列和比较序列
• 4.3.2 建立模型并计算
• 4.3.3 各影响因素的灰关联分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目