公路路基拓寬改建力學(xué)行為及典型工程對(duì)策研究.pdf

1、公路路基成功拓寬改建的關(guān)鍵在于，在保證路基安全穩(wěn)定的前提下，控制新舊路基頂面差異沉降在允許范圍內(nèi)。圍繞著這一工程目的，本文采用數(shù)值模擬的方法開展了平原軟土地區(qū)和山區(qū)公路路基拓寬改建力學(xué)行為及典型工程對(duì)策的研究。
　　 在地下水位較高的平原軟土地基上進(jìn)行高速公路路基拓寬，極易產(chǎn)生路基失穩(wěn)、新舊路基頂面差異沉降過大等現(xiàn)象，而既有研究多集中于某一種路基拓寬方式的分析?；赑LAXIS彈塑性平面應(yīng)變有限元分析，綜合運(yùn)用Biot固結(jié)理論和

2、phi/c剪切強(qiáng)度折減法，對(duì)拼接式拓寬（雙側(cè)對(duì)稱式拓寬、雙側(cè)非對(duì)稱式拓寬、單側(cè)式拓寬）和分離式拓寬逐一建立數(shù)值分析模型，綜合比較四種拓寬方式的潛在滑動(dòng)面形態(tài)、穩(wěn)定安全系數(shù)、超孔隙水壓力、豎向位移、側(cè)向位移等力學(xué)響應(yīng)。分析表明，雙側(cè)對(duì)稱式拓寬更有利于提高路基穩(wěn)定安全系數(shù)，在削減新舊路基頂面差異沉降及地基側(cè)向位移方面表現(xiàn)良好，而單側(cè)式拓寬新舊路基頂面差異沉降較大。
　　 針對(duì)單側(cè)拼接式拓寬，采用樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處治，建立模擬樁體、土

3、工格柵（網(wǎng)）施工及新路基逐層分步填筑的精細(xì)化有限元模型，開展了相應(yīng)結(jié)構(gòu)變形特性以及土體力學(xué)響應(yīng)變化的研究。研究表明，經(jīng)樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)處治后，新舊路基頂面差異沉降顯著減小，能有效減緩新路基對(duì)舊路基的側(cè)向擾動(dòng)，土工格柵拉力峰值出現(xiàn)在樁頂邊緣處，潛在滑動(dòng)面由新路基側(cè)轉(zhuǎn)移至老路基側(cè)，穩(wěn)定安全系數(shù)保持相對(duì)較高，軟基內(nèi)超孔隙水壓力峰值大幅減小，消散時(shí)間明顯縮短，樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)可用于軟土地基舊路拓寬工程的快速安全處治。
　　 結(jié)合山區(qū)特殊的地形地貌特性，

4、依托擋土墻處治山區(qū)二級(jí)公路路基拓寬改建工程，利用非線性有限元法，開展了衡重式擋土墻的修建、新路基逐層分步填筑的動(dòng)態(tài)施工力學(xué)行為數(shù)值模擬，針對(duì)新路基是否加筋、筋材的鋪設(shè)層位以及衡重臺(tái)上下方新路基填土壓實(shí)度差異性對(duì)新舊路基穩(wěn)定安全性、滑動(dòng)面形態(tài)、沉降以及擋土墻變位等力學(xué)響應(yīng)的影響開展參數(shù)敏感性分析，并結(jié)合室內(nèi)模擬墻體不同主動(dòng)位移模式下拓寬路基土工離心模型試驗(yàn)成果，探究了新舊路基頂面沉降與擋土墻變位的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系。研究表明，衡重臺(tái)下方新路基填

5、土壓實(shí)不足會(huì)導(dǎo)致新舊路基頂面差異沉降增大，擋土墻主動(dòng)外傾誘發(fā)新舊路基頂面產(chǎn)生較大附加（差異）沉降，宜對(duì)新路基自重作用造成的差異沉降予以適當(dāng)修正放大后進(jìn)行上承路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　 根據(jù)既有公路路基拓寬改建工程實(shí)踐，初步提出了公路路基拓寬改建工程實(shí)施的基本技術(shù)思想，并著重總結(jié)路基拓寬工程中控制新舊路基頂面差異沉降的工程處治對(duì)策，總結(jié)了包括復(fù)合地基法、排水固結(jié)法、沉降隔離墻等地基處理方法;結(jié)合面、路基填料、壓實(shí)度、加筋材料、擋土墻等路