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土工格栅加筋铁路黄土路堤边坡的稳定性及变形特性研究

李文娟  
【摘要】:边坡是人类生活和工程活动中最普遍也是极为重要的地质环境,与人类的各种活动密切相关。对于铁路路堤边坡来说,由于铁路的列车运行速度高,动力效应大,故对路堤边坡的稳定性要求较高。现阶段,在保证边坡稳定性的前提下,变形问题尤为重要。 土工格栅加筋边坡是土木工程中一种新型路基边坡形式。土工格栅可以增强土体的整体刚度、约束土体的侧向变形,具有造价低廉、施工方便、节约土地和柔性结构等特点,可以被广泛地应用到公路、铁路、建筑、水利等领域。 本文拟采用土工格栅加筋边坡的方法,通过进行分析,研究铁路路堤边坡的稳定性及其变形特性。在进行加筋边坡的分析时,利用现有的工程数值模拟软件FLAC3D进行模拟分析。针对以上问题本文主要开展了以下几方面的工作: (1)通过大量相关文献的阅读,本文总结了加筋作用的研究概况,简单介绍了土工格栅的分类、特性和应用现状,评述了土工格栅应用于铁路路堤边坡的研究现状。 (2)利用数值分析软件FLAC3D,建立三维摩尔-库伦本构模型,针对黄土边坡和浸水路基边坡两种不同参数的边坡,进行分析。 (3)针对由黄土构成的边坡,改变边坡中土工合成材料加筋土边坡的加筋参数,包括筋材长度和加筋间距,进行分析,比较加筋前后黄土边坡变形特性的不同,得到了黄土边坡的变形特征和稳定性的影响规律,从而得出了格栅单元的长度为2.0米、垂直间距为0.7米时,土体和土工格栅的受力较为优良,能达到较大的安全系数和较小的边坡变形,是加筋黄土边坡的较为良好的加筋方式。 (4)将由黄土边坡得到的较为良好的加筋方式应用于浸水路基边坡,通过对加筋浸水路基边坡的分析,验证了此加筋方式对于提高浸水路基边坡的稳定性及减小浸水路基边坡的变形也十分有效,但其加筋效果较加筋黄土边坡差一些。 (5)土工格栅主要依靠其拉应力来发挥加筋作用,本文分析不同长度、不同间距土工格栅的受力情况,得到了较为良好的加筋方式,能更好地指导加筋路堤边坡的设计和施工,使加筋效果和经济效益两方面因素都得到满足。


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