黃土地區(qū)非對稱加筋路堤作用機理及變形特性研究.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)構破壞等病害，嚴重影響了公路的長期運營性能。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響應，進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)護費用具有重要的理論與工程實際意義。本文

2、通過開展現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬分析，對黃土地區(qū)非對稱加筋路堤作用機理、變形特性、穩(wěn)定性和動力響應特性進行了系統(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行為和細觀組構參量的演化規(guī)律進行了分析，模擬結(jié)果表明：剪切帶內(nèi)砂土的組構各向異性直接影響了砂土的抗剪強度；強力鏈組構各向異性主方向與主應力方向相一致，在荷載傳遞過程中起主導作用，而弱力鏈組構各向異性主方向與主應力方向相垂直。

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行了研究。試驗結(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變最大，第二層格柵次之，第三層格柵最小。
　　（3）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營期的變形特性進行了對比分析，對交通荷載大小、格柵剛度和加筋間距等重要設計參數(shù)進行了參數(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。
　?。?）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