【摘要】：隨著公路交通事業(yè)的快速發(fā)展,在復(fù)雜地形下修建高速公路的情況日益增多,高填深挖不可避免,邊坡坡體易發(fā)生應(yīng)力重分配而出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象,不利于高速公路的行車(chē)安全。開(kāi)展高速公路典型護(hù)坡植物的力學(xué)特性研究對(duì)于邊坡穩(wěn)定性及護(hù)坡植物的選擇與配置具有重要的意義。灌草結(jié)合的植物護(hù)坡模式可有效提高高速公路邊坡的穩(wěn)定性。本文依托國(guó)家林業(yè)局948項(xiàng)目“深路塹邊坡景觀恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)引進(jìn)”(項(xiàng)目編號(hào)為2015-4-38)和大岳高速第八合同段實(shí)體工程,以選取的草本植物狗牙根和灌木多花木蘭、刺槐所組成的灌草混交根系為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)根土復(fù)合體進(jìn)行直剪試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn),研究了干密度、根系徑級(jí)、布根方式、預(yù)剪面角度等影響因素對(duì)灌草混交根系提高土體殘余抗剪強(qiáng)度的影響效果。通過(guò)ABAQUS軟件采用強(qiáng)度折減法分析了不同影響因素下邊坡安全系數(shù)的變化規(guī)律。研究工作的主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:1.通過(guò)對(duì)灌草混交根系根土復(fù)合體進(jìn)行室內(nèi)反復(fù)直剪試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于本試驗(yàn)土體,根系在垂直荷載為50kpa,即對(duì)埋深為2.8m范圍內(nèi)的土體固土效果最優(yōu);在相同剪切位移下,剪切速率增大,土的殘余剪應(yīng)力也相應(yīng)增大。在剪切速率≤0.16mm/min時(shí),剪切位移達(dá)到32mm時(shí)可得到土體穩(wěn)定的殘余強(qiáng)度值。2.在相同試驗(yàn)條件下,土體的殘余強(qiáng)度指標(biāo)隨根系直徑的增大先增后減。在根系徑級(jí)為代表根,即刺槐1.3mm-1.6mm,多花木蘭為0.8mm-1.2mm,狗牙根為0.4mm-0.6mm時(shí)灌草混交根系的固土效果最好。3.通過(guò)對(duì)灌草混交根系根土復(fù)合體進(jìn)行室內(nèi)三軸剪切試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)預(yù)剪面角度為45°時(shí),素土試樣在軸向應(yīng)變小于等于5%時(shí)發(fā)生彈塑性變形,根土復(fù)合體試樣在軸向應(yīng)變小于8%時(shí)發(fā)生彈塑性變形;預(yù)剪面角度為60°時(shí)與土體的破裂角相近,土體呈強(qiáng)軟化型破壞。根系的存在可使土體增加局部變形階段,使土體由在軸向應(yīng)變?yōu)?%發(fā)生脆性破壞延緩到13%。4.根據(jù)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù),通過(guò)強(qiáng)度折減法對(duì)邊坡進(jìn)行有限元分析,研究發(fā)現(xiàn)采用ABAQUS計(jì)算安全系數(shù)對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析的方法較可行,當(dāng)以塑性區(qū)貫通或特征部位的位移拐點(diǎn)作為判據(jù)時(shí)更偏于安全與合理。5.相同試驗(yàn)條件下,90° +45°組合布根的方式可將邊坡的安全系數(shù)提高40.44%;當(dāng)根系徑級(jí)為代表根徑級(jí)時(shí),邊坡的安全系數(shù)相較于素土提高了 18.04%;在預(yù)剪面為60°較接近于土體破裂面時(shí),灌草混交根系的存在使邊坡安全系數(shù)提高了 15.68%。
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U416.14
【圖文】：

灌草混交根系提高高速公路邊坡殘余抗剪強(qiáng)度研究逡逑后，啟動(dòng)反向開(kāi)關(guān)將剪切盒推回原處，一般當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到峰值后，繼續(xù)剪切２５－５０ｍｍ逡逑可降低至穩(wěn)定值。剪應(yīng)力與位移關(guān)系曲線如圖１．２所示。左巍然１５１１等采用南京上逡逑工試驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)的應(yīng)變控制式直剪儀對(duì)寧明灰白色膨脹土進(jìn)行殘余強(qiáng)度試驗(yàn)，逡逑發(fā)現(xiàn)原狀土、擊實(shí)土、靜壓土之間的峰值強(qiáng)度雖相差較大，但是殘余強(qiáng)度值非常逡逑接近，從而驗(yàn)證了采用重塑試樣驗(yàn)證土體殘余強(qiáng)度的可行性。逡逑＾邋６逡逑圖１．】反復(fù)直剪儀原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ邋ｄｉｒｅｃｔ邋ｓｈｅａｒ邋ａｐｐａｒａｔｕｓ逡逑１邋一垂直變形百分表；２—加壓框架；３—試樣；４一連接桿；５—推動(dòng)軸；６—剪切盒；７—限逡逑制連接盒；８—測(cè)力計(jì)；逡逑８０邐第１次荷切逡逑－６0邋ｔ——第３次狩切一第４次剪切：逡逑＠邐—Ｉ邐ｒ￣］—逡逑Ｓ邋２０邐邐１邐逡逑０２邐４６邐８邋２邋４邐６邋８邐２邋４邋６邐８２邐４邋６邋８逡逑位移（ｍｍ邋）逡逑圖１．２剪應(yīng)力與位移關(guān)系曲線逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｓｈｅａｒ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ逡逑反復(fù)直剪試驗(yàn)是應(yīng)用較為廣泛的測(cè)定土體殘余強(qiáng)度的方法，該方法制樣簡(jiǎn)逡逑單，采用常規(guī)的直剪儀進(jìn)行試驗(yàn)，操作方便靈活。但是該方法存在一定的不足之逡逑處。主要體現(xiàn)在：水平剪切位移有限，試樣不能在同一方向上有較大的連續(xù)變形，逡逑不能完全達(dá)到土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)殘余強(qiáng)度穩(wěn)定值的基本要求，即剪切面上的顆粒逡逑充分定向排列；試驗(yàn)在剪切過(guò)程中剪切面積不斷變化

灌草混交根系提高高速公路邊坡殘余抗剪強(qiáng)度研究逡逑后，啟動(dòng)反向開(kāi)關(guān)將剪切盒推回原處，一般當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到峰值后，繼續(xù)剪切２５－５０ｍｍ逡逑可降低至穩(wěn)定值。剪應(yīng)力與位移關(guān)系曲線如圖１．２所示。左巍然１５１１等采用南京上逡逑工試驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)的應(yīng)變控制式直剪儀對(duì)寧明灰白色膨脹土進(jìn)行殘余強(qiáng)度試驗(yàn)，逡逑發(fā)現(xiàn)原狀土、擊實(shí)土、靜壓土之間的峰值強(qiáng)度雖相差較大，但是殘余強(qiáng)度值非常逡逑接近，從而驗(yàn)證了采用重塑試樣驗(yàn)證土體殘余強(qiáng)度的可行性。逡逑＾邋６逡逑圖１．】反復(fù)直剪儀原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ邋ｄｉｒｅｃｔ邋ｓｈｅａｒ邋ａｐｐａｒａｔｕｓ逡逑１邋一垂直變形百分表；２—加壓框架；３—試樣；４一連接桿；５—推動(dòng)軸；６—剪切盒；７—限逡逑制連接盒；８—測(cè)力計(jì)；逡逑８０邐第１次荷切逡逑－６0邋ｔ——第３次狩切一第４次剪切：逡逑＠邐—Ｉ邐ｒ￣］—逡逑Ｓ邋２０邐邐１邐逡逑０２邐４６邐８邋２邋４邐６邋８邐２邋４邋６邐８２邐４邋６邋８逡逑位移（ｍｍ邋）逡逑圖１．２剪應(yīng)力與位移關(guān)系曲線逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｓｈｅａｒ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ逡逑反復(fù)直剪試驗(yàn)是應(yīng)用較為廣泛的測(cè)定土體殘余強(qiáng)度的方法，該方法制樣簡(jiǎn)逡逑單，采用常規(guī)的直剪儀進(jìn)行試驗(yàn)，操作方便靈活。但是該方法存在一定的不足之逡逑處。主要體現(xiàn)在：水平剪切位移有限，試樣不能在同一方向上有較大的連續(xù)變形，逡逑不能完全達(dá)到土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)殘余強(qiáng)度穩(wěn)定值的基本要求，即剪切面上的顆粒逡逑充分定向排列；試驗(yàn)在剪切過(guò)程中剪切面積不斷變化

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2740102