高填方路堤在隐伏走滑断层错动下减震措施及破环模式研究

摘要

我国是一个地震频发的国家，有十分发育的地震断裂带。铁路、公路工程建设也面临着有时不得不跨越断层的问题，路堤作为一种相对安全、经济的跨越方式在实际工程之中正得到越来越多的应用。但长期以来研究人员对走滑断层错动引起路堤灾害的致灾机理以及对如何利用工程措施减小断层错动对路堤损坏等的研究甚少。本文针对以上情况，采取模型试验和有限元分析的方式，对云桂铁路某跨越走滑断层高填方路堤进行研究，主要研究内容有以下几点:
　　 ①通过模型试验和有限元分析对高填方路堤在隐伏走滑断层错动下的变形特点进行了归纳总结。在隐伏走滑断层错动下，路堤的水平位移主要集中在断层两盘交界正上方投影一定范围内，路堤顶部水平位移小于路堤底部水平位移，路堤后坡水平位移大于路堤前坡水平位移。路堤竖向整体呈向上隆起的趋势，且水平位移越大处竖向位移越大。
　　 ②对路堤下铺设砂层、路堤下铺砂层与土工格栅以及CFG桩加固地基同时路堤下铺砂层与土工格栅三种减震措施的减震效果进行了定性分析。认为铺设砂层和铺设土工格栅在一定程度上会减小隐伏走滑断层错动时路堤产生的水平位移。如果在实际工况中有裂隙的产生，CFG桩加固地基对减小路堤的水平位移也可有一定的效果。铺设砂层后，由于发生剪胀，将加大路堤隆起的竖向位移。
　　 ③对高填方路堤在隐伏走滑断层错动下的破坏模式进行了分析归纳。在隐伏走滑断层的错动下，路堤发生的是拉张破坏，拉张破坏的位置主要有隐伏断层运动盘的路堤后坡、隐伏断层静止盘的路堤前坡和隐伏断层运动盘的路堤底部。具体哪个部位先发生破坏取决于路堤各个部位的应力状态。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 走滑断层相关理论概述

1．2．1 走滑断层分类

1．2．2 走滑断层的形成机制

1．3 活断层研究现状

1．3．1 统计分析

1．3．2 模型试验

1．3．3 理论模型和数值模拟方法

1．4 研究内容及技术路线

第2章 现场调查及钻孔土样三轴试验

2．1 现场调查

2．2 钻探土样静力三轴剪切试验

2．2．1 试验介绍

2．2．2 试验方法[固结不排水剪(CU)]

2．2．3 Mohr-Coulomb抗剪强度

第3章 模型试验研究

3．1 试验设计

3．1．1 模型相似比设计

3．1．2 试验系统

3．1．3 模型材料的配置

3．1．4 模型的制作

3．1．5 试验过程

3．2 试验结果

3．2．1 无任何抗震措施的路堤模型试验数据

3．2．2 路堤下覆砂层模型试验数据

3．2．3 下覆砂层与土工格栅路堤模型

3．2．4 CFG桩加固地基同时下覆砂层与土工格栅路堤模型

3．3 试验结果分析

3．3．1 断层位错同等距离量下各种工况下的路堤的水平位移量对比

3．3．2 断层位错同等距离量下各种工况下的路堤顶部竖向位移量对比

3．3．3 因断层位错路堤产生的破坏形式与机理初探

3．4 总结

第4章 ABAQUS有限元分析

4．1 ABAQUS简介

4．2 数值分析模型介绍

4．2．1．模型尺寸

4．2．2 材料参数

4．2．3 断层模拟介绍

4．3 计算结果分析

4．3．1 路堤位移分析

4．3．2 路堤应力分析

4．4 总结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与科研项目