5.12汶川地震灾区典型路堑边坡重力式挡墙破坏机理研究

论文摘要

中国四川省西部山区汶川县2008年5月12日发生里氏8.0级强烈地震,对震区内公路边坡造成了严重的破坏作用,尤其是对路堑边坡重力式挡墙产生了不同类别的破坏。根据对震区内18条公路(全长约3500km)路堑边坡重力式挡墙震害情况的全面调查,总结出了路堑边坡重力挡墙的破坏特征,主要分为：墙体变形开裂、挡墙垮塌、落石砸垮挡墙、墙体倾斜、墙体滑移5种破坏类型。震害分析发现,路堑边坡位移放大效应随高程增加逐渐变大,软弱碎石土材料较岩体的位移放大效应尤为明显,边坡加速度放大系数随坡高的增加而变大。在地震作用过程中,挡墙背后土压力增加是墙体破坏主要原因之一。利用FLAC3D进行数值模拟计算确定出动土压力的时程曲线,以及分布形式,发现动土压力的时变特征进而确定出峰值大小与拟静力法计算值进行比较。墙背动土压力分布形式与墙土间动力变形有关,动土压力分段为倒三角或抛物线分布,整体上是几种分布形式的组合。在确定了动土压力分布规律的基础上,进一步分析得到在地震过程中因动土压力的作用使得墙后土压力的显著增加,致使墙体所受荷载变大,导致墙体倾覆力矩变大、挡墙基底滑动力变大,进而降低墙体倾覆稳定系数、滑移稳定系数,出现墙体倾斜破坏和抗滑稳定性降低状况；其间,当墙体弯矩和剪应力超过墙体抗弯强度或抗剪强度时,墙体出现拉裂缝或剪切裂缝。本文在震害调查的基础上,通过分析动土压力作为附加压力对墙体稳定性、地基承载力和墙体变形开裂的影响,所揭示的在汶川强震作用下路堑边坡重力式挡墙的破坏机理,可为实际工程提供理论参考。

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
• 1.2.1 地震作用下挡土墙的破坏特征
• 1.2.2 地震作用下挡土墙的土压力
• 1.2.3 地震作用下挡土墙的破坏机制
• 1.2.4 地震边坡稳定性
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 技术路线
• 1.5 主要创新点
• 第2章 汶川地震路堑边坡重力式挡墙震害调查
• 2.1 概述
• 2.2 破坏特征调查与分析
• 2.2.1 墙体变形开裂
• 2.2.2 挡墙垮塌
• 2.2.3 落石砸垮挡墙
• 2.2.4 墙体倾斜
• 2.2.5 墙体滑移
• 2.3 墙体破坏分类
• 2.4 本章小结
• 第3章 挡墙后动土压力分布规律
• 3.1 概述
• 3.2 动土压力产生机理及影响因素
• 3.3 地震作用下挡墙受力分析的数值方法
• 3.3.1 有限差分原理简介
• 3.3.2 FLAC3D的解析特点及计算过程
• 3.4 地震中挡墙后实际土压力分布模式
• 3.5 墙后动土压力作用规律
• 3.5.1 拟静力法
• 3.5.2 静土压力
• 3.5.3 动土压力
• 3.5.4 动土压力分布形式
• 3.6 本章小结
• 第4章 强震条件下挡墙破坏机理
• 4.1 概述
• 4.2 墙体变形破坏过程与特征
• 4.2.1 实例1挡墙破坏过程与特征分析
• 4.2.2 实例2挡墙破坏过程与特征分析
• 4.3 墙体破坏主要影响因素
• 4.4 地震中墙体破坏原因
• 4.4.1 墙体倾斜
• 4.4.2 墙体滑移
• 4.4.3 墙体变形开裂
• 4.4.4 挡墙垮塌
• 4.5 本章小结
• 第5章 实例分析
• 5.1 概述
• 5.2 实例——低矮路堑边坡
• 5.2.1 工点及模型概况
• 5.2.2 坡体稳定性
• 5.2.3 坡体放大效应
• 5.2.4 地震墙体稳定性
• 5.3 实例二—高陡路堑边坡
• 5.3.1 工点及模型概况
• 5.3.2 坡体稳定性
• 5.3.3 坡体放大效应
• 5.3.4 地震墙体稳定性
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作