斜坡软弱地基路堤变形机理复杂，影响因素众多。相关人员对在不同的软弱层特性影响下斜坡软弱地基路堤的变形规律有何变化，不同的影响因素在变形中所占的权重如何等均缺乏统一认识，从而直接影响了工程措施的科学选择，极大地增加了工程风险及造价。......
2023-10-03
斜坡软弱地基路堤的数值分析模型及工程对策
【摘要】：本节运用荷兰研发的岩土工程有限元软件Plaxis，建立如图4-1所示的斜坡软弱地基路堤全结构的平面应变数值分析模型。数值分析模型模拟了斜坡软弱地基在长带状路堤自重荷载作用下的压密沉降。图4-1斜坡软弱地基路堤计算模型示意土体的本构模型采用Mohr-Coulomb模型，并利用Plaxis软件中的选项Tension cut off设置土体为不可抗拉材料，即将土体的抗拉强度设置为零，以弥补传统Mohr-Coulomb模型夸大土的抗拉强度的缺陷。
本节运用荷兰研发的岩土工程有限元软件Plaxis，建立如图4-1所示的斜坡软弱地基路堤全结构的平面应变数值分析模型（坐标原点在模型的左下角）。依据《铁路路基设计规范》（TB 10001—2005）[4]，路堤顶面宽为7.5 m，路堤边坡坡比为1∶1.5，路堤填高为8 m（以路堤中心线标高为准），地面横坡为1∶10，表层软弱层厚为3 m。本节共分析4种工况，当表层软弱层厚度为零时，模型退化为普通斜坡地基路堤，当地面横坡为零时，模型退化为水平地基路堤模型，即普通水平地基、水平软弱地基、普通斜坡地基均可视为斜坡软弱地基的特例。采用高精度的15节点三角形单元自动剖网方法离散模型，并适当加密路堤及表层软弱层区域内的网格密度，模型的两侧施加水平向位移约束，底侧施加双向位移约束。数值分析模型模拟了斜坡软弱地基在长带状路堤自重荷载作用下的压密沉降。
图4-1 斜坡软弱地基路堤计算模型示意（单位：m）
土体的本构模型采用Mohr-Coulomb模型，并利用Plaxis软件中的选项Tension cut off设置土体为不可抗拉材料，即将土体的抗拉强度设置为零，以弥补传统Mohr-Coulomb模型夸大土的抗拉强度的缺陷。各层土体材料参数参考文献[5]，如表4-1所列。
表4-1 计算模型土体材料参数
计算分析时，先获得地基的初始应力，然后模拟路堤的水平分层分步建造，获得土体的沉降与侧移，同时利用程序所提供的剪切强度折减法获得每步填筑后的稳定安全系数及滑动面形态，从而取得变形和稳定分析有机结合、同步进行的良好效果。强度折减法的实质是在外部荷载不变的情况下，土体的强度参数成比例逐渐减小，使土体结构达到极限状态，土体所具有的强度参数值与相应极限状态的强度参数之比即为所求的稳定安全系数。
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2023-10-03
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