黃土地區(qū)非對稱加筋路堤作用機(jī)理及變形特性研究.pdf

1、目前，我國尚無黃土地區(qū)公路建設(shè)規(guī)范，對黃土地區(qū)公路路堤變形特性缺乏系統(tǒng)的研究。受路堤填料性質(zhì)、環(huán)境因素和重載車輛荷載的影響，黃土地區(qū)公路路堤尤其是非對稱路堤，經(jīng)常出現(xiàn)過大沉降、不均勻沉降、邊坡失穩(wěn)和支擋結(jié)構(gòu)破壞等病害，嚴(yán)重影響了公路的長期運(yùn)營性能。研究重載交通條件下路基不均勻沉降的成因，分析行車動荷載作用下路基的力學(xué)響應(yīng)，進(jìn)一步摸清黃土路堤動力變形特性，對治理公路病害、延長公路使用壽命、減少后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用具有重要的理論與工程實(shí)際意義。本文

2、通過開展現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析，對黃土地區(qū)非對稱加筋路堤作用機(jī)理、變形特性、穩(wěn)定性和動力響應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　?。?）采用顆粒流軟件PFC2D建立格柵加筋拉拔數(shù)值模型，對拉拔過程中筋土界面的宏觀力學(xué)行為和細(xì)觀組構(gòu)參量的演化規(guī)律進(jìn)行了分析，模擬結(jié)果表明：剪切帶內(nèi)砂土的組構(gòu)各向異性直接影響了砂土的抗剪強(qiáng)度；強(qiáng)力鏈組構(gòu)各向異性主方向與主應(yīng)力方向相一致，在荷載傳遞過程中起主導(dǎo)作用，而弱力鏈組構(gòu)各向異性主方向與主應(yīng)力方向相垂直。

3、r>　?。?）針對黃土地區(qū)非對稱路堤長期監(jiān)測資料空白的現(xiàn)狀，在山平高速公路試驗(yàn)段開展現(xiàn)場監(jiān)測工作，對黃土非對稱加筋路堤地基沉降、側(cè)向位移、基底壓力和格柵變形進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用格柵加筋能有效減小非對稱路堤側(cè)向變形；路堤填筑過程中，相同豎向位置處第一層格柵應(yīng)變最大，第二層格柵次之，第三層格柵最小。
　?。?）通過建立二維有限元數(shù)值模型，對采用格柵加筋和加 EPS(Expandable Polystyrene Sheet）板

4、工況下黃土非對稱加筋路堤在填筑期和運(yùn)營期的變形特性進(jìn)行了對比分析，對交通荷載大小、格柵剛度和加筋間距等重要設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)分析。數(shù)值模擬結(jié)果表明：交通荷載作用下，采用格柵加筋可以很好地控制非對稱黃土路堤的沉降和側(cè)向變形；交通荷載越大，加筋效果越顯著；增加格柵剛度和減小格柵間距對于控制坡腳側(cè)向位移的約束效果較好，而對于減小路堤頂面沉降效果不明顯。
　　（4）通過建立數(shù)值模型，對比分析了加格柵和加EPS板工況下黃土非對稱加筋路堤的穩(wěn)

5、定性，研究了填土參數(shù)、加筋參數(shù)、路堤高差和交通荷載大小對路堤邊坡穩(wěn)定性的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明：采用格柵加筋路堤的邊坡安全系數(shù)始終大于加EPS板工況，格柵加筋路堤破壞時所出現(xiàn)的塑性貫通區(qū)面積比加EPS板時大，格柵加筋路堤的穩(wěn)定性好于加EPS板工況。
　?。?）考慮山西省運(yùn)煤車輛行車荷載的影響，將交通荷載視為半正弦波循環(huán)荷載，通過數(shù)值模擬研究了黃土地區(qū)非對稱加筋路堤的動力特性，對交通荷載振幅、頻率、行車間隔和路堤兩側(cè)高差等重要參數(shù)進(jìn)