【摘要】：隨著區(qū)域交流和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,道路交通運(yùn)輸量迅猛增長,越來越多的道路已經(jīng)不能滿足如今交通量的需求。利用現(xiàn)有老路,將其進(jìn)行加寬加鋪改造已經(jīng)越來越普遍,對于高路堤加寬改造工程中的邊坡穩(wěn)定性及路基路面沉降一直受到工程界的關(guān)注。另外,特別在水域附近的路堤在地下水滲流影響下,路基內(nèi)含水率相對較大,路堤邊坡抗剪強(qiáng)度降低,若在設(shè)計(jì)和施工過程中加寬路基土采用的材料或施工方式不合適很容易造成邊坡整體穩(wěn)定降低,甚至發(fā)生滑坡。本文主要基于合肥市長豐縣瓦東干渠沿線機(jī)動車道拓寬改造項(xiàng)目,對部分高路堤在加寬施工前后進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。主要考慮在地下水、開挖形式、路面荷載強(qiáng)度、降雨強(qiáng)度、拓寬填筑土材料強(qiáng)度等因素影響下對路堤邊坡整體穩(wěn)定性和新舊路基沉降的改變。本文主要研究工作與成果如下:(1)采用了有限元軟件MIDAS GTS NX施工階段功能分別模擬開挖和加寬施工過程,利用強(qiáng)度折減有限元方法分析了不同階段中邊坡的穩(wěn)定性,并采用ABAQUS有限元軟件對比分析計(jì)算。(2)分析了該項(xiàng)目在開挖前地下水、車輛荷載和土體強(qiáng)度對邊坡穩(wěn)定性及破壞模式的影響。對于該項(xiàng)目不對稱邊坡,開挖前最先在高邊坡一側(cè)出現(xiàn)滑動面,地下水和車輛荷載使得邊坡安全系數(shù)大幅度降低。另外當(dāng)不斷增大邊坡每層土體內(nèi)摩擦角或黏聚力時,邊坡滑動帶寬度及滑動深度隨著每層土體黏聚力的增大而逐漸變大,卻隨著邊坡土體內(nèi)摩擦角的增大而逐漸減小。(3)在路基開挖中,分別討論了不同開挖深度和不同開挖坡率下對施工后的邊坡穩(wěn)定性影響。路堤邊坡開挖后,開挖荷載對邊坡的穩(wěn)定性影響不大,主要影響邊坡穩(wěn)定性的是開挖后邊坡坡率、邊坡高度及土體強(qiáng)度。在一定情況下開挖深度越大或者開挖坡率越小則安全系數(shù)越高。而開挖后邊坡整體穩(wěn)定性與開挖前相比都有所提高,這主要因?yàn)殚_挖過程其實(shí)在給路堤邊坡減輕負(fù)擔(dān)。另外發(fā)現(xiàn)在路基拓寬后,不同填筑深度或者不同新舊路基銜接坡率下的安全折減系數(shù)幾乎相等,這也同樣驗(yàn)證了該項(xiàng)目邊坡安全折減系數(shù)主要由施工后邊坡坡率、高度、土體強(qiáng)度所決定。對于加寬后的路基分析發(fā)現(xiàn)路基最大位移沉降出現(xiàn)在新加寬路基一側(cè),并且隨著加寬填筑面積的增大,路基最大沉降也隨著增大。(4)討論不同強(qiáng)度坡頂車輛荷載和不同強(qiáng)度降雨條件下,路基邊坡在加寬后穩(wěn)定性變化。在不同強(qiáng)度坡頂荷載作用下邊坡安全系數(shù)隨著荷載的增大而逐漸降低,另外隨著荷載強(qiáng)度的增大,最先出現(xiàn)塑性區(qū)的位置從坡角逐漸向坡頂附近位置轉(zhuǎn)移。考慮地下水與不考慮地下水兩種情況下的安全系數(shù)差值隨著荷載強(qiáng)度的增大逐漸減小。降雨分析中,分別考慮了小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨6種強(qiáng)度降雨條件下邊坡的安全性,邊坡安全折減系數(shù)隨降雨強(qiáng)度的增大而逐漸降低,但相鄰強(qiáng)度下的安全系數(shù)最大相差不到2%。(5)路基加寬中選取的不同強(qiáng)度填筑土材料,對路基邊坡整體穩(wěn)定性有很大影響。邊坡安全系數(shù)隨著加寬土體內(nèi)摩擦角或黏聚力增大而增大,當(dāng)增大到一定值時,加寬填筑土內(nèi)摩擦角和黏聚力對安全系數(shù)影響不再明顯,所以并不是加寬填筑土強(qiáng)度越高越好。另外隨著新舊路基土強(qiáng)度相差越大在強(qiáng)度較低的路基區(qū)域產(chǎn)生的滑動帶范圍就越廣,當(dāng)新加寬路基強(qiáng)度較低時,滑動帶幾乎全部分布在加寬路基一側(cè),并且形狀不規(guī)則。(6)加寬路基土體壓縮模量和泊松比對加寬后路基位移沉降有一定的影響,通過不斷增大拓寬路基土體的壓縮模量或者泊松比,發(fā)現(xiàn)最大沉降依然最先出現(xiàn)在加寬路基一側(cè),并隨著坡頂荷載的增大逐漸向老路路基一側(cè)移動,說明坡頂荷載的增大一定程度上改善了路基邊坡的整體性。但加寬路基土體壓縮模量和泊松比的增大對路基邊坡出現(xiàn)最大沉降位置沒有任何影響。另外路基沉降隨泊松比的變化不是很明顯,但總體呈上升趨勢。
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U416.1
【圖文】：

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文插圖清單圖 1-1 濱水道路 ........................................................................................................................2圖 1-2 本文研究路線圖..............................................................................................................8圖 2-1 Mohr-Coulomb 破壞模型.............................................................................................. 12圖 2-2 M-C 在子午面和 平面上屈服面................................................................................12圖 2-3 簡化 Bishop 法邊坡計(jì)算模型..................................................................................... 14圖 2-4 邊坡安全系數(shù)求解流程圖........................................................................................... 16圖 3-1 項(xiàng)目所在地理位置圖......................................................................................................20

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論定性的影響。分別從開挖深度和挖坡坡率兩個方面分別討論研究，同時考慮有無地下水情況對邊坡危險滑動面的改變。（3）路基加寬施工后，首先分析加寬填筑土體深度和新老路基銜接坡率對加寬后路基邊坡整體性的影響。分別研究車輛荷載強(qiáng)度和降雨強(qiáng)度兩個外部因素對路堤竣工后邊坡整體穩(wěn)定性的影響。再考慮加寬路基回填土強(qiáng)度參數(shù)和變形參數(shù)等方面對路基竣工后邊坡安全折減系數(shù)、路基位移沉降及破壞模式的影響。1.3.2 本文研究方法及路線本文采用理論分析和數(shù)值模擬分析等方法，利用 MIDAS GTS NX 和ABAQUS 大型有限元軟件對路堤在加寬過程中，開挖形式、車載、地下水變化、加寬形式、降雨條件等因素下對路堤邊坡安全性影響進(jìn)行分析。本文研究主要路

- 12 -（a） （b）圖 2-2 M-C 在子午面和 平面上屈服面（a）子午線上 M-C 破壞線（b） 平面上的 M-C 破壞面當(dāng) =0o時屈服面為正六邊形，此時模型與巖層圍壓無關(guān)。 =20o時為不規(guī)則的六面形， =90o模型屈服面變成正三角形。2.3 邊坡穩(wěn)定計(jì)算方法2.3.1 計(jì)算原理在公路工程路堤邊坡穩(wěn)定性分析中，應(yīng)用的較多的穩(wěn)定性計(jì)算方法有簡化Bishop 法和 Janbu 法。另外傳統(tǒng)的極限平衡計(jì)算方法還有：瑞典條分法、Price 法

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2775088