斜坡软弱地基路堤力学行为与工程对策研究

2023-10-03 理论教育版权反馈

【摘要】：研究人员也已开始初步尝试将可靠度的理念引入到斜坡软弱地基稳定性分析中。当采用了工程处治加固措施以后，斜坡软弱地基路堤的工程力学特性等方面较之未采取相应加固措施会产生何种程度的改变，有待更进一步的深入研究。西南山区多发地震，针对斜坡软弱地基路堤在地震荷载作用下的动力学特性开展的研究目前仍较少。

通过文献调研可见当前的研究试图描述的力学响应主要集中在侧向变形、竖向沉降、稳定安全系数、潜在滑移面形态、塑性点分布、破坏模式以及稳定性评价等方面。上述研究存在以下几个特点：

（1）数值模拟多以平面应变全结构为研究对象，完全满足了斜坡软弱地基路堤荷载呈长带状、对称性丧失等特点；采用有限单元法进行研究时，多考虑了地基的初始应力、路堤分层分步填筑等技术细节，刘金龙等[26]（2010）引入了时间的概念，从软弱层土体固结的角度出发，考虑了路堤的填筑期和施工间歇期。

（2）稳定性研究方面，研究人员尝试采用有限元、有限差分剪切强度折减法研究路堤边坡稳定性，突破了传统刚体极限平衡法的局限。相对于传统的极限平衡法，剪切强度折减法无须对土体条间力的大小、方向等相关要素进行假设，也无须事先设定试算滑移面（包括试算滑移面的形状、位置等），允许任意形式的滑动方式发生，成功地解决了当软弱层厚度偏薄时是否会出现复式滑移面等一系列技术难题。同时，剪切强度折减法也可同步获得路堤填筑过程中各个阶段的稳定安全系数，改善了刚体极限平衡法通常只可获得路堤填筑完成后的稳定安全系数的缺陷，但当前业内针对斜坡软土地基路堤的稳定性评价基本上是通过极限平衡法计算获得稳定安全系数来实现的。研究人员也已开始初步尝试将可靠度的理念引入到斜坡软弱地基稳定性分析中。

（3）因采用工程加固措施的数值模拟涉及土和结构的相互作用等精细描述，目前还不多见，且现有分析略显粗糙，如蒋鑫等[44]（2006）虽初步基于三维有限元计算获得采用抗滑桩加固后地基及路堤的侧向变形示意图（选自跨中截面），但并未详细交代计算分析过程。刘金龙等[26]（2010）同样进行了抗滑桩的加固处治效果分析，但仍基于平面有限元分析，且未深入考虑抗滑桩的空间布置（未明确描述抗滑桩空间问题的平面化的实施过程）、土和结构的相互作用，未给出抗滑桩的内力分布。可见，当前既有的研究多集中于在未采用工程加固措施的情况下，针对斜坡软弱地基路堤的工程力学特性、破坏模式等方面开展探讨。当采用了工程处治加固措施以后，斜坡软弱地基路堤的工程力学特性等方面较之未采取相应加固措施会产生何种程度的改变，有待更进一步的深入研究。

（4）因斜坡软弱地基路堤构造断面几何形态对称性的丧失，故而会产生区别于水平软弱地基路堤呈对称状锅底状的沉降变形，既有的数值模拟大多数未考虑轨道结构或路面结构。邱延峻等[24]采用了有限单元法，以路基-沥青路面综合设计为理念，探讨了公路斜坡路基动应力、基层层底拉应力、路表弯沉等动力响应变化规律，将研究领域拓展到了沥青路面结构。西南山区多发地震，针对斜坡软弱地基路堤在地震荷载作用下的动力学特性开展的研究目前仍较少。

（5）模型试验因造价昂贵，故而在斜坡软弱地基路堤的研究中开展得不多。研究虽可通过预先设定的网格来观察特殊点位的位移变化，具体如图1-6所示，借此宏观推测滑移面的形态及稳定性，但无法获得准确的稳定安全系数，研究上存在一定局限性。同时，因模型试验费用高昂，设计方案有限，因此基于模型试验对斜坡软弱地基路堤开展的研究目前相对较少。

斜坡软弱地基路堤力学行为与工程对策研究

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