高烈度地震區(qū)浸水路基變形特征分析及防護(hù)措施研究.pdf

1、由于工程建設(shè)的需要,特別是在西部山區(qū),沿河流、水庫修建的高速公路越來越多,沿河流及水庫修建的高速公路路基既是承載體又是人造庫岸。路基穩(wěn)定性必然會影響公路的使用質(zhì)量、修復(fù)難度,及公路后期維護(hù)工程。水是危害路基強(qiáng)度和變形的最重要因素,受水浸淹路基在水流沖擊、掏蝕及水對路基填土的軟化、水位升降等作用下,易造成路基水毀、坡腳掏空、使路基內(nèi)細(xì)粒填料流失而導(dǎo)致路基變形破壞、邊坡坍塌,影響行車安全甚至中斷交通,造成生命財(cái)產(chǎn)損失。我國是一個多地震的國家

2、,而且地形地質(zhì)條件復(fù)雜,三分之二的國土為山地,特別是西部地區(qū),地形變化大,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。因此,在這一地區(qū)開展的工程建設(shè)活動中,不得不考慮水和地震的影響,及做必要的防護(hù)措施。
　　 本文以雅瀘高速公路瀑布溝庫區(qū)浸水路基為研究對象,通過對研究區(qū)的工程地質(zhì)條件進(jìn)行研究,為研究提供地質(zhì)背景,并通過現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)等方式確定研究區(qū)路基的填石材料的物理力學(xué)特性,在此基礎(chǔ)上通過數(shù)值模擬及極限平衡方法等方法對浸水路基的變形特征及防護(hù)措施等問題

3、進(jìn)行研究,取得了以下成果:
　　 1、對填方路基的典型橫斷面進(jìn)行了二維有限元分析,結(jié)果表明:在天然狀態(tài)下,路基路面的沉降變形隨著填石密實(shí)度的增加而相對的變大,這是由于下覆土層彈性模量較低,隨著上覆路基填石的密實(shí)度增加,填石的彈性模量增加,路基填石的沉降變形在減小,而有效應(yīng)力的增加,致使下覆土層的壓縮變形增大,由于土層的壓縮變形大于路基填石的變形減小量,所以總體呈變形相對增大。路基的水平位移隨著填石密實(shí)度的增加水平位移量在相對的增

4、大,這是由于隨著上覆路基填石密實(shí)度的增加,填石的重度在增大,填石的水平荷載值也在增加,因此變形量也增大。但水位上升后,在水的浮托力作用下,有效重度降低,水平方向的荷載減小,在同一密實(shí)度的情況下,水平位移量會相對的減小。
　　 2、對填方路基的典型橫斷面在地震作用下進(jìn)行了二維離散元分析,結(jié)果表明:在各種工況下,路基在地震作用下都將發(fā)生失穩(wěn)破壞,而且水對路基強(qiáng)度參數(shù)的軟化作用明顯,在水位上升后路基的穩(wěn)定性系數(shù)大幅下降；并且隨著壓實(shí)度

5、的增大,路基發(fā)生破壞的范圍變小。
　　 3、通過極限平衡法對各種工況下的分析可得,在天然狀態(tài)下,路基的整體及局部穩(wěn)定性較好；水位上升后,路基的整體穩(wěn)定性有所下降,但是各種壓實(shí)度下的安全系數(shù)仍能滿足要求。水位線將路基邊坡分為上下兩部分,上部分邊坡在水位線以上,因此其局部穩(wěn)定性并未發(fā)生變化。而下部邊坡水位上升后,由于水對抗剪強(qiáng)度參數(shù)的軟化作用,及有效重度減小,使得安全系數(shù)略有下降,但是路堤邊坡仍有足夠的安全儲備維持穩(wěn)定。在地震作用下

6、,邊坡整體及局部穩(wěn)定性急劇下降,各種壓實(shí)度下的路基邊坡都發(fā)生失穩(wěn)破壞,因此需對邊坡整體采取相應(yīng)的加固措施,以防止其在地震作用下發(fā)生整體垮塌。
　　 4、通過極限平衡及有限元法對不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了對比分析,結(jié)果表明:隨著設(shè)計(jì)坡比的增加,填筑路基的整體穩(wěn)定性隨之下將,但降幅不大。三級坡坡比的變化在天然河水位下只對路基的局部變形發(fā)生影響,而二級坡坡比的變化則會對整個路基的變形發(fā)生影響。但隨著水位的上升,路基的變形對各級邊坡坡比的變化變

7、得更加敏感。
　　 5、通過浸水路基的振動物理模擬試驗(yàn),由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,水在地震過程中起著重要的作用。無水條件下,地震導(dǎo)致的邊坡破壞最先發(fā)生在邊坡內(nèi)側(cè),隨著振動的持續(xù)邊坡外側(cè)也將發(fā)展為破壞區(qū)。而水位上什后,地震導(dǎo)致的邊坡破壞最先發(fā)生在邊坡外側(cè),由振動產(chǎn)生的水浪對邊坡的沖刷、掏蝕作用非常強(qiáng)烈。
　　 6、對國內(nèi)外眾多涉及浸水路基的穩(wěn)定性問題的防護(hù)技術(shù)進(jìn)行分類研究,并對其在防治工程應(yīng)用中的可行性進(jìn)行比較,最終選定的防護(hù)措施是