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基于强度折减法的高填方浸水路堤稳定性研究

李星  
【摘要】:在西南山区公路铁路设施的兴建中,由于地形条件限制,不可避免得产生了很多高挖方与高填方的工程地段,这些地段常常又处在强降雨区域,甚至依傍河流与水库。以三峡水库为例,蓄水后库区水位高达175m,高出长江沿线一般的交通工程,使不少工程的填方路堤成为浸水路堤。在频繁变化的水位以及长期浸水作用下,各类基础病害,包括不均匀沉降,路堤边坡失稳,整体下沉,基础软化等发生的可能性大大增加。因此,浸水路堤的稳定性成为一个不容忽视的重要课题。采用什么样的方法分析浸水路堤的稳定性,如何确定浸水路堤稳定性的判据,如何有效得预防和预报浸水路堤失稳的发生,都成为亟待解决的问题。 强度折减法是通过折减边坡的强度指标来得到边坡安全系数的方法,不需要事先假定滑动面的形状和位置,也无需进行条分,而是由计算程序自动得出滑动面与安全系数,能够对复杂地貌、地质条件的边坡进行计算,不受边坡形状、边界条件以及材料属性限制,具有数值分析方法的各种优点。本文对基于FLAC3D强度折减法的高填方浸水路堤稳定性进行了分析研究,在调研综述了国内外路堤稳定性研究的基础上,开展了以下工作: (1)选取适合高填方浸水路堤的边坡整体失稳判据,结合强度折减法原理,采用基于FLAC3D软件内置FISH语言编制强度折减法算法,算法核心考虑运算速度的优化与终止条件的选取;研究了不同的材料参数,边界条件,网格划分等对结构稳定性的影响,并将计算结果与基于传统极限平衡方法的计算结果进行对比,验证计算程序的正确性。 (2)基于上述通过FLAC3D平台搭建的计算程序,通过建立能够反映高填方浸水路堤特性的有限差分模型,分别研究高填方条件以及浸水条件下各因素等对路堤边坡稳定性的影响,得到高填方浸水路堤稳定性控制因素,量化水位对高填方浸水路堤边坡稳定性的作用。 (3)针对重钢货运站场高填方浸水路堤工点,通过现场测试与数值仿真计算相结合,将基于强度折减法的FLAC3D软件计算结果与基于极限平衡原理的Geo-Slope软件计算结果进行对比,并参考现场实测数据,对重钢货运站场高填方浸水路堤稳定性进行评价。


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