边坡稳定性及路堤变形与破坏机理研究

【摘要】： 本文以边坡稳定性分析为主线,在考察边坡数值计算中涉及到的屈服与破坏准则基本特性的基础上,对复杂情况下的边坡稳定性进行了考察,并进一步结合工程实例考察了路堤(公路边坡)的变形与破坏机理。全文主要包括以下几个方面的内容: (1)考察了边坡稳定性分析数值计算中涉及到的屈服与破坏准则的基本特性。如探讨了不同屈服与破坏准则在偏平面上的基本特征;分析了中主应力对强度参数的影响;基于多个破坏准则考察了岩土空间破坏面的位置及相应的抗剪强度;对数值计算中常用的Drucker-Prager屈服与破坏准则的参数特性进行了系统的分析与归纳。 (2)对采用极限平衡条分法中关于边坡稳定性的基本假定、安全系数的定义、计算精度及局限性进行了分析;基于极限平衡条分法,考察了边坡土体重度、边坡坡角对强度参数敏感性的影响;并针对多个算例,采用各种极限平衡条分法进行了稳定性计算,对比分析了各种极限平衡条分法的适用范围和计算精度。 (3)对有限元方法分析边坡稳定性的优点及研究现状进行了总结;对比分析了多个边坡失稳判据的适用性,并通过算例分析建议了实用的边坡失稳判据;考察了有限元计算中的非确定因素对稳定性分析的影响;通过多个算例,同时运用极限平衡条分法与强度折减有限元方法进行了对比分析。 (4)基于非饱和土力学理论考察了降雨过程中坡体渗流场和边坡安全系数的发展情况,定量分析了基质吸力对边坡稳定性的影响,并探讨了上游裂隙或下游裂隙的不同位置对边坡稳定性的影响;在若干简化假定的基础上,考察了水位缓慢变化、水位骤降和水位陡升情况下库岸边坡的稳定性发展情况。 (5)结合工程实例,考察了路堤(公路边坡)各施工阶段路基的竖向沉降、侧向位移、超静水压力和路堤稳定性变化等基本特性;分析了路基体内侧向位移的发展情况,确定了不同施工阶段路堤体内出现最大侧向位移的位置,并发现了侧向位移的“回缩”现象;对采用土工织物加筋、土工织物与塑料排水板联合使用加固软土路基的机理进行了考察,得到了加固前后路基多个参量的对比特性,并对实际工程断面进行了分析。