宁明膨胀土堑坡稳定分析及柔性处治技术研究

摘要

膨胀土是一种多裂隙且具有显著胀缩性的特殊粘土，其不良的工程性质常导致路基的各种病害，其中路堑边坡的破坏尤为严重且难于治理。如何针对复杂的破坏机理，建立合理的边坡分析方法并据以进行处治方案的设计和计算，一直是岩土工程界亟待解决的技术难题。结合交通部西部膨胀土项目的开展，长沙理工大学课题组采用土工格栅加筋技术已成功地实现对宁明膨胀土堑坡(滑坡)的有效处治，但其理论研究相对滞后，柔性支护的处治机理也需论证。为此，本文以“南友”路膨胀土堑坡为对象，开展边坡稳定分析及柔性处治技术研究。 首先，在弄清膨胀土土性、强度特征、滑坡机理的基础上，建立与之相适应分析方法。依据膨胀土因吸水而产生的膨胀现象与物体因温度变化而产生的膨胀效应间的相似性，用温度变化场来描述降雨后的边坡湿度变化场，利用有限元分析软件ANSYS的热—力耦合功能，成功实现膨胀土边坡湿度应力场的模拟，据此，用有限元强度折减法分析边坡的稳定性。所得结果与实际情况较为吻合，较好解决了边坡计算中传统方法难以考虑膨胀力的问题，同时，通过分析发现，坡体中软弱结构层的存在以及风化作用深度内因土体湿度变化而产生的膨胀变形(力)是造成边坡坍滑的重要原因。 通过有限元模拟计算，对柔性支挡处治技术的设计方案和处治效果进行了研究。首次采用直接施加节点力来模拟土工格栅与膨胀土间的相互作用，并根据膨胀土边坡破坏的特点，确定其相应的锚固区和活动区，较好解决了目前加筋土数值计算中参数难以确定的问题。此外，通过分析计算，对“刚”、“柔”两种处治方式的效果进行了对比，论证了膨胀土堑坡采用柔性支护处治的合理性和优越性。 最后，通过依托工程的修建，总结提出柔性支护的设计方法与施工工艺。

目录

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第一章绪论

第二章南友路膨胀土土性及路堑边坡破坏特点

第三章边坡有限元法理论

第四章宁明膨胀土堑坡稳定性有限元分析

第五章“柔性支护”处治膨胀土堑坡有效性分析

第六章“柔性支护”施工工艺研究

第七章结论与展望

参考文献

致谢

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