非飽和滲流條件下紅層路堤穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著鐵路客運(yùn)專線的發(fā)展，為了滿足客運(yùn)專線的運(yùn)營要求，路基的設(shè)計(jì)思想與普通鐵路相比需要有一個(gè)很大的轉(zhuǎn)變，其中集中體現(xiàn)的一點(diǎn)：過去對(duì)路基工程主要滿足在強(qiáng)度的要求上，而客運(yùn)專線更體現(xiàn)在對(duì)路堤沉降的嚴(yán)格控制中，同時(shí)對(duì)路堤邊坡的穩(wěn)定性提出了更高的要求。由于路堤填土基本上都是非飽和土，其邊坡穩(wěn)定性和路堤變形理論與飽和土相比，更復(fù)雜，同時(shí)鑒于紅層易于崩解等特性，因此對(duì)紅層作為填料能否滿足客運(yùn)專線建設(shè)的需要作出評(píng)價(jià)更顯得復(fù)雜。 本文針對(duì)紅層泥巖

2、發(fā)育的遂渝客運(yùn)專線和達(dá)成復(fù)線客運(yùn)專線建設(shè)，以侏羅系遂寧組泥巖為研究對(duì)象，對(duì)紅層填料的工程地質(zhì)特性、降雨下邊坡的穩(wěn)定性、非飽土路堤沉降計(jì)算理論進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。采用常規(guī)化學(xué)方法、電子顯微鏡法、X射線衍射法和壓汞試驗(yàn)對(duì)其化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)特征和物性參數(shù)進(jìn)行了分析；通過室內(nèi)膨脹試驗(yàn)和室內(nèi)浸水與室外大氣條件下崩解試驗(yàn)對(duì)紅層填料的膨脹和崩解等水理性質(zhì)進(jìn)行了分析；同時(shí)通過三軸剪切試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、CBR試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)對(duì)不同壓實(shí)度的紅層填料抗壓強(qiáng)

3、度、抗剪強(qiáng)度、滲透性、浸水后承載能力、長期強(qiáng)度等主要工程特性進(jìn)行了分析。以FLAC<'2d>為基礎(chǔ)，利用其白帶的fish語言編制了考慮非飽和土水氣兩相滲流-地表徑流耦合程序，假定坡面為不透水邊界，利用解析解對(duì)坡面產(chǎn)流數(shù)學(xué)模型的數(shù)值解進(jìn)行了驗(yàn)證，并且通過算例計(jì)算分析表明，為了準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，建議采用耦合邊界進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)考慮水氣兩相的流動(dòng)。通過建立考慮水氣兩相非飽和滲流的正演有限元模型，以數(shù)值模擬結(jié)果的出水時(shí)間為輸入目標(biāo)

4、，以不同水平參數(shù)為輸出目標(biāo)，同時(shí)以模型試驗(yàn)結(jié)果為測(cè)試輸入變量，利用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)不同壓實(shí)系下紅層填料非飽和土參數(shù)進(jìn)行反演；并且利用反演的參數(shù)對(duì)不同壓實(shí)下相應(yīng)初始飽和度數(shù)值模擬水滲出時(shí)間與實(shí)際水滲出時(shí)間進(jìn)行了比較，證明采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)非飽和參數(shù)反演的可行性?；诜秋柡屯羻巫兞康挠行?yīng)力理論為基礎(chǔ)，建立了非飽和水氣兩相的流體-固體耦合方程，在考慮地表徑流-地下滲流和流體-固體雙耦合的情況下，以達(dá)成線K240+10～70

5、段因降雨產(chǎn)生的邊坡破壞為工程實(shí)例，對(duì)計(jì)算理論模型進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)各種影響邊坡穩(wěn)定性因素進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，對(duì)其破壞范圍、降雨引起的破壞深度和入滲深度進(jìn)行了分析，綜合各種影響因素，其中降雨強(qiáng)度和歷時(shí)及長期強(qiáng)度的影響最為明顯。以單軸壓縮紅層蠕變?cè)囼?yàn)為基礎(chǔ)，提出基于非飽和土單變量理論的紅層非飽和土路堤沉降計(jì)算理論；通過有限元對(duì)不同壓實(shí)度下的整個(gè)離心試驗(yàn)加載過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，其結(jié)果與實(shí)際離心試驗(yàn)結(jié)果基本相符；同時(shí)通過算例對(duì)遂渝客運(yùn)專線遂寧段