三峡库区特高人工筑填路基加固工程数值模拟分析

论文摘要

本文研究的拟建特高人工筑填路基位于三峡库区影响范围内,属云奉高速公路的一部分。为环保及节约工程造价,将该地段原有的互通式立交改为由在建隧道的弃碴构成的高填方路基,填方路基总体呈弧形,长220.00m,最高为56.20m,平均填方厚度35m,总弃方量133万m3。由于库水位影响及地形条件的制约使得该路基边坡无放坡条件,从而导致拟建路基边坡既高又陡,稳定性难以保证,需要进行加固处理。本文以该特高人工筑填路基为研究载体,采用PLAXIS有限元对路基边坡的主要加固工程进行数值模拟。该弃渣场设置本着“先挡后弃”的原则进行,填方路基坡脚拟设一拱形坝即重力式挡土墙对填土进行支挡,坝高28m。首先,本文根据工程所在区域地质特征,建立了地质模型,采用常规土压力理论方法,与PLAXIS有限元强度折减法对墙后土压力进行了计算。结果表明有限元分析中,边坡产生的滑动面较深,有滑坡的趋势,土压力值较大。因此设计时取两种方法中较大值。由于作用于墙背的土压力非常大,挡土墙高度也较大,并且挡土墙基底处于强风化基岩上,因此,基底将会产生较大的压应力,挡土墙的整体稳定性,可能无法满足要求。本文通过PLAXIS有限元,在强度折减法的基础上对加固工程进行了塑性分析。并根据得出的应力、应变及塑性点的分布等综合判断挡土墙的整体稳定性。结果表明:1、重力式挡土墙加固路基边坡后,经数值模拟得出挡土墙沿基底产生了滑动,地基承载力不满足要求,且挡土墙将会发生倾覆。2、依据数值模拟结果,采用四排桩基进行加固后,支挡结构整体没有产生滑动,地基承载力也满足了要求,但挡土墙在抗倾覆方面仍存在一定安全隐患。3、根据桩基挡土墙数值模拟的结果,在挡土墙墙身与承台后侧均以锚杆加固。支挡结构整体不发生滑移,地基承载力满足要求,同时可以确定挡土墙已经达到抗倾覆的稳定状态。本文采用PLAXIS有限元对特高人工筑填路基边坡的加固工程进行了模拟分析,确定了该设计工程的合理性,同时为类似复杂加固工程的设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 高填方工程特点和主要病害分析
• 1.2.1 高填方路堤（基）工程的主要病害及其影响因素
• 1.2.2 高填方路堤（基）工程病害的原因分析
• 1.3 高填方路基边坡加固与防护技术研究综述
• 1.3.1 高填方路基加固处理方法
• 1.3.2 路基边坡的加固与防护技术综述
• 1.4 研究思路及主要内容
• 第二章 工作区地质背景
• 2.1 地形地貌
• 2.2 水文及气象
• 2.3 地层岩性
• 2.4 地质构造
• 2.5 水文地质
• 2.6 不良地质及地震
• 第三章 特高人工筑填路基加固措施及挡土墙墙后土压力的确定
• 3.1 特高人工筑填路基边坡加固与防护措施概述
• 3.2 常规理论方法确定墙后土压力
• 3.2.1 土压力的分类
• 3.2.2 挡土墙墙后土压力的确定
• 3.3 “PLAXIS”有限元法确定墙后土压力
• 3.3.1 PLAXIS 有限元概述
• 3.3.2 本构模型的选取
• 3.3.3 路基边坡侧向土压力有限元分析计算
• 3.3.4 计算结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 路基边坡加固工程数值模拟分析
• 4.1 挡土墙整体稳定性分析概述
• 4.2 重力式挡土墙整体稳定性的数值模拟
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 计算参数的确定
• 4.2.3 数值模拟成果及分析
• 4.3 桩基挡土墙整体稳定性的数值模拟
• 4.3.1 模型的建立
• 4.3.2 计算参数的确定
• 4.3.3 数值模拟成果及分析
• 4.4 桩基与锚杆共同加固挡土墙整体稳定性的数值模拟
• 4.4.1 模型的建立
• 4.4.2 计算参数的确定
• 4.4.3 数值模拟成果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢