路基工程地震稳定性分析及优化措施研究

论文摘要

5.12汶川特大地震强震区路基工程的震害资料,为研究强震区路基工程的抗震稳定性研究提供了罕有的条件。地震下,保障路基工程的稳定性,为灾后抢通救援提供畅通的交通,这是我们应该从汶川特大地震中汲取的经验教训。路堤工程由于造价低、容易抢通,应该是线路通过主要活动断裂带时首选的工程类型,但路堤存在占用土地量大、坡脚回收不便控制等缺点,这就要求我们研究抗震稳定性好、坡度易于控制的新型结构型式；在汶川地震震区公路灾害调查中发现,强震作用下挡土墙发生倾斜变形的现象很普遍,这对我们研究倾斜挡土墙的稳定性,以及如何采取实用有效的措施修复倾斜挡墙的稳定性,很有必要。通过以上研究,以期对山区震区路基工程地震稳定性分析及优化措施提供一点参考。本文的主要研究内容和结论有：（1）本文按照规范要求,对一般路堤,4m-20m不同高度的路堤,进行了稳定性分析,并研究了路堤分级设置高度和护坡道的设置宽度对稳定性的影响,计算结果表明：8m及8m以下的路堤在9度地震烈度下是稳定的,没必要考虑加筋；8m以上的一般路堤,在9度地震烈度下,不满足规范要求,考虑加土工格栅,提高抗震稳定性；从最危险滑裂面看出,路堤的破坏都是浅层的滑裂破坏；分级设置高度越小,路堤稳定性安全系数越大,综合考虑抗震稳定性和占地面积,对一般路堤（20m及以下）建议采用上部高度为8m,设置一阶护坡道,然后一坡到底的方式；护坡道的宽度越大,相当于整体路堤坡度放缓,整体稳定性越高。（2）结合雅泸高速高填路堤设计图,探讨高填路堤的优化加筋方式,比较传统加筋和布设短筋这两种方式,计算表明,这两种方式均能保证路堤整体稳定性和控制破裂面的位置,布设短筋的优化方式既可以节约筋材的使用量,又能有效的阻止接近路面的路堤坡面的滑裂,保障道路的正常使用,故建议采取布设短筋的优化方式。（3）本文在NCMA法基础上,结合国内相关技术规范,推导了加筋格宾挡墙在正常工况、地震工况及陡坡路基下稳定性计算公式,并运用matlab数值计算软件编制了相应的程序,就典型路肩式加筋格宾挡墙工点,研究了加筋格宾挡墙高度和坡面坡度的变化对稳定性的影响,以及地震工况下,加筋格宾挡墙面板单元与单元之间,在没有连接的情况下,计算了挡墙局部剪切破坏的安全系数,以上研究表明：加筋格宾挡墙在不同高度和不同坡度下抗震稳定性均较好,能满足边坡支挡不同高度和坡度的要求,是一种良好的支挡型式,在正常工况下外部稳定性远超出规范要求值,内部稳定性（抗拔和抗拉）均能满足要求；在7、8度地震工况下,外部稳定性满足规范要求；在设计墙高和墙面坡度时,还应考虑基底应力的验算,最合适的墙面坡度在1：0.15左右；9度地震工况下,12m及以下挡墙是稳定的,挡墙局部稳定性呈现自墙顶到墙底局部稳定性越来越小,出现了靠近墙底的局部稳定性小于整体抗滑移稳定性,故建议强震设防区加强底部格宾单元之间的连接。（4）在震后修建的蒲虹公路稳定性评估调查基础上,研究了倾斜挡墙稳定性计算方法,通过对蒲虹公路倾斜的挡墙工点计算,发现倾斜变形的挡墙稳定性较原始设计降低明显,倾斜一定程度后,不能满足规范要求,针对山区公路建设中弃方较多的条件,提出了运用墙前覆上修复倾斜挡墙稳定性的措施,计算结果表明：墙前覆土这种措施对恢复倾斜挡墙稳定性效果显著,并建议有条件的山区公路合理保护挡墙墙前覆土,这有利于挡墙的稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状及趋势
• 1.2.1 路堤工程抗震稳定性研究方法和现状
• 1.2.2 加筋格宾挡墙的研究现状和稳定性分析方法
• 1.2.3 挡土墙的研究现状与倾覆挡墙稳定性研究现状
• 1.3 本文的主要内容和研究技术路线
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 路堤稳定性分析
• 2.1 概述
• 2.2 路堤的稳定性计算
• 2.2.1 计算方法及整体稳定性要求
• 2.2.2 路堤模型
• 2.2.3 计算参数
• 2.2.4 路堤计算结果和最危险滑裂面
• 2.3 初步分析护坡道宽度及分级设置高度对路堤整体稳定性的影响
• 2.3.1 计算思路、计算模型与参数
• 2.3.2 护坡道的宽度变化的影响
• 2.3.3 分段设置高度的影响
• 2.4 一般路堤抗震布筋优化方法
• 2.4.1 布筋方式及相关的计算模型和参数
• 2.4.2 计算结果与分析
• 2.5 基于雅泸高速公路设计图探讨高填路堤稳定性
• 2.5.1 20m高填路堤稳定性分析及布筋优化方案
• 2.5.2 30m高填路堤稳定性分析及布筋优化方案
• 2.5.3 40m高填路堤稳定性分析及布筋优化方案
• 2.6 本章小结
• 第3章 加筋格宾挡土墙稳定性分析
• 3.1 概述
• 3.1.1 加筋格宾挡土墙简介
• 3.1.2 加筋格宾挡墙的优点
• 3.2 正常工况下的加筋格宾挡墙稳定性
• 3.2.1 外部稳定性计算分析
• 3.2.2 内部稳定性验算
• 3.3 地震作用下加筋格宾挡墙的稳定性
• 3.3.1 地震作用下的土压力
• 3.3.2 挡土墙在地震作用下的特殊力
• 3.3.3 外部稳定性计算分析
• 3.3.4 地震作用下格宾挡墙接触面剪切破坏
• 3.4 加筋格宾挡墙陡坡路基下的稳定性
• 3.4.1 基于滑坡推力法计算陡坡对格宾挡墙的剩余下滑力
• 3.4.2 加筋格宾挡墙的整体安全性系数
• 3.5 加筋格宾挡墙稳定性算例分析
• 3.5.1 算例模型、岩土体参数与计算方法
• 3.5.2 加筋格宾挡墙参数敏感性分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 山区地震强扰动区新建公路挡墙稳定性分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 项目概况
• 4.1.2 挡墙稳定性研究意义
• 4.2 蒲虹公路工点调查与稳定性评估
• 4.2.1 右K4+161——200路肩墙
• 4.2.2 右K5+930——988.406路肩墙
• 4.2.3 左K9+684.252——740路肩墙
• 4.2.4 左K10+050——171路肩墙
• 4.2.5 左K11+543——655路肩墙
• 4.2.6 左K12+732——850路肩墙
• 4.2.7 左K15+040——109路肩墙
• 4.2.8 左K16+885——948路肩墙
• 4.2.9 右K17+670——994路肩墙
• 4.2.10 右K22+437——519路肩墙
• 4.3 墙前覆土修复倾斜挡墙稳定性
• 4.3.1 倾斜挡墙的稳定性计算
• 4.3.2 常见的倾斜挡墙的修复方式
• 4.3.3 墙前覆土措施
• 4.4 倾覆挡墙工点实例计算
• 4.4.1 右K4+966——K5+050路肩墙
• 4.4.2 左K6+770——893路肩墙
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 问题与展望
• 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