基于变形状况的路堤边坡稳定性预测方法研究

摘要

路堤是公路路基的主要结构形式之一，其稳定性评价一直备受关注，对此开展了大量研究，但现有研究侧重于基于力平衡或力矩平衡的稳定系数方法，而基于变形的稳定性评价预测方法研究却非常薄弱，难以满足路堤填筑施工期稳定性监测控制，运营期路堤稳定性监测评估的需要。
　　 本文在调查山区路堤边坡形式的基础上，将其归纳为平坦地基条件下的路堤、折线地基条件下的路堤和斜坡地基条件下的路堤三种类型，并以这三种类型路堤为对象，采用有限元分析软件PLAXIS，对路堤在填筑期、运营期的变形破坏特征进行分析，得出了三种类型路堤在施工期、运营期的变形数据及稳定系数，建立了位移—稳定系数间关系曲线，找到了最能表征边坡安全状况的位移监测敏感点。最后，根据监测敏感点的变形与边坡稳定性之间的关系，结合相关研究成果，制定出基于变形的路堤边坡安全状态判定依据。研究结果表明:三种不同地基形式的路堤在出现破坏时，其最可能滑动面为抛物线圆弧滑动面;各系列监测点中在路堤边坡破坏时的最大位移点与破坏时的最可能滑动面位置相关，切入口点的竖向位移量最大，滑出口点的水平位移最大;依据监测敏感点所发生的变形大小，可将边坡安全状态所处的风险程度划分为初级、中级、危险、破坏。
　　 本文研究所获得的结论，对于认识路堤边坡变形与稳定性的关系，利用边坡变形监测数据来判断路堤安全状况，提前作出预测预警，具有一定的理论意义和实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 路堤变形分析方法

1．2．2 变形监测手段

1．2．3 基于变形监测的路堤边坡稳定性评价方法

1．3 主要研究内容及研究思路

第二章 路堤变形的有限元分析方法

2．1 有限元计算的基本方法

2．2 有限元分析软件的选用与相关基本理论

2．2．1 有限元分析软件的选用

2．2．2 相关基本理论

2．3 计算分析工况和计算参数

2．3．1 路堤结构型式

2．3．2 计算分析工况

2．3．3 计算参数

2．4 本章小结

第三章 平坦地基条件下路堤变形特征分析

3．1 模型离散化

3．2 填筑期间路堤的变形特征分析

3．2．1 路堤的变形规律

3．2．2 路堤边坡变形与稳定性的关系

3．3 运营期间路堤变形破坏特征分析

3．3．1 路堤变形与滑动面位置的关系

3．3．2 路堤变形与稳定性的关系

3．4 降雨入渗时路堤的变形破坏特征分析

3．4．1 降雨入渗深度为0．5m情况下的路堤变形特征

3．4．2 降雨入渗深度为1．0m情况下的路堤变形特征

3．4．3 降雨入渗深度为2．0m情况下的路堤变形特征

3．5 本章小结

第四章 折线地基条件下路堤变形特征分析

4．1 模型离散化

4．2 填筑期间路堤的变形特征分析

4．2．1 路堤的变形规律

4．2．2 路堤边坡变形与稳定性的关系

4．3 运营期间路堤变形破坏特征分析

4．3．1 路堤破坏时的滑动面位置

4．3．2 路堤变形与稳定性的关系

4．4 降雨入渗时路堤的变形破坏特征分析

4．5 本章小结

第五章 斜坡地基条件下路堤变形特征分析

5．1 模型离散化

5．2 填筑期路堤的变形特征分析

5．2．1 路堤的变形规律

5．2．2 路堤边坡变形与稳定性关系

5．3 运营期间路堤的变形破坏特征分析

5．3．1 路堤破坏时的滑动面位置

5．3．2 路堤变形与稳定性的关系

5．4 降雨情况下对路堤与稳定性的影响

5．5 本章小结

第六章 基于变形状况的路堤边坡稳定性判定标准

6．1 相关规范边坡稳定性等级划分标准分析

6．2 有限元分析时采用的失稳判定标准

6．2．1 计算的收敛性

6．2．2 塑性区贯通

6．2．3 特征部位位移的突变性

6．3 基于路堤变形特征分析的稳定性评价标准

6．3．1 平坦地基条件下的路堤稳定性判定标准分析

6．3．2 折线地基条件下的路堤稳定性判定标准

6．3．3 斜坡地基条件下的路堤稳定性判定标准

6．4 本章小结

第七章 结论与有待进一步研究的问题

7．1 结论

7．2 有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录A(攻读学位期间发表论文目录)

附录B(攻读学位期间参与课题目录)