黃土高邊坡穩(wěn)定性分析及樁群研究.pdf

1、邊坡穩(wěn)定性分析是土力學(xué)的三大經(jīng)典問題之一,也是巖土工程中的重要課題。我國西北地區(qū)黃土地層全、類型多、分布廣、厚度大,在黃土地區(qū)進行公路和鐵路建設(shè)時,面臨著大量高邊坡問題,如何保證黃土高邊坡的穩(wěn)定性,公路和鐵路建設(shè)的關(guān)鍵問題之一。同時處于高邊坡上的橋梁墩臺樁基,其受力較為復(fù)雜。樁基除了承受樁頂傳來的上部豎向和水平荷載外,樁側(cè)還要承受坡體的推力作用,兼有主動樁和被動樁的特性。
　　 本文以寧夏固原地區(qū)的新建鐵路工程為背景,以黃土地區(qū)

2、典型的路塹高邊坡、高邊坡上的橋梁橋臺和橋墩為對象,通過基于材料非線性的有限元數(shù)值仿真技術(shù),系統(tǒng)研究了高邊坡的穩(wěn)定性、橋臺-樁基-邊坡體系和橋墩承臺-樁基-邊坡體系最不利荷載下的穩(wěn)定性和力學(xué)行為。
　　 通過基于有限元強度折減法的多級黃土路塹高邊坡的穩(wěn)定研究,得出不同的濕陷程度對邊坡穩(wěn)定承載力存在較大影響,因此影響黃土高邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵是黃土濕陷引起的強度折減。同時多級黃土路塹邊坡破壞首先從底層坡腳開始,坡腳應(yīng)力集中導(dǎo)致土的剪切強

3、度首先達(dá)到峰值而破壞,從而導(dǎo)致坡肩開裂并將其不能承擔(dān)的剪應(yīng)力向臨近點傳遞,使其強度降低；隨著剪應(yīng)力的依次傳遞,最后整個滑移面的強度均降低后,滑移面開始整體滑塌而破壞。
　　 通過對黃土高邊坡上橋臺-樁基-邊坡體系基于非線性有限元的分析得出,在正常使用的最不利荷載工況下,橋臺-樁基-邊坡體系失穩(wěn)的主要原因是樁底土體的破壞:邊坡-橋臺-樁基體系在加載至最大承載力的過程中,邊坡土體沒有出現(xiàn)明顯的滑移面,說明只要橋臺偏離邊坡一定距離,可

4、保證邊坡的穩(wěn)定性。當(dāng)樁側(cè)土體具有明顯分層性質(zhì)時,樁基應(yīng)力在土層分界部位較大,容易出現(xiàn)了塑性屈服區(qū)域,反映出高邊坡上橋臺承受較大樁后土推力的受力特點。
　　 通過對黃土高邊坡上橋墩承臺-樁基-邊坡體系基于非線性有限元的分析得出,正常使用的最不利荷載情況下邊坡-承臺-樁基體系失穩(wěn)的主要原因是樁側(cè)黃土破壞,樁身和土體滑移分離,樁基失去豎向承載能力。對于樁側(cè)土體全部為黃土的橋墩樁基,在最不利荷載下樁基應(yīng)力在樁頂部位較大,且最先開裂,建議