资源描述：
《山区高速公路高填方路基边坡稳定性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、山区高速公路高填方路基边坡稳定性研究天布工轻2011年第2期(总第88期)山区高速公路高填方路基边坡稳定性研究霍文财李鑫(天津市市政工程研究院)摘要:系统地论述高速公路高填方路基边坡的合理坡角.关键词:高填方边坡;有限元;FLAC;稳定性;安全因数1概述O-t进行折减p.随着公路等级的提高与大量山区高等级公路的修建,为满足公路的较高线形标准要求,路基的高填深挖路段数量越来越多.在山区公路建设中,填土高度在20m以上的路基较为常见,高填方路基边坡稳定性问题的研究对山区公路建设具有十分重要的意义.本文采用有限元数值分析方法对山区高填方路基边坡进行研究分析,为使边坡工程的施工
2、,使用达到安全,经济的目的,确定边坡的形状,滑动面位置尤为重要.本文采用FLAC软件结合有限元强度折减法通过对工程实例验证工程设计的合理性,为保证边坡工程的施工和运行提供理论指导和科学依据,并对边坡的合理形式提出指导建议.2基于FLAC-3D的强度折减法强度折减法中边坡稳定的安全系数定义为:使边坡刚好达到I16界破坏状态时,对岩,土体的抗剪强度进行折减的程度,即定义安全系数为岩土体的实际抗剪强度与临界破坏时的折减后剪切强度的比值.强度折减法的要点是利用公式(1)和(2)来调整岩土体的强度指标c和(式中,C为折减后的粘结力,为折减后的摩擦角,‰为折减系数),然后对边坡稳定
3、性进行数值分析,不断地增加折减系数,反复计算,直到其达到临界破坏,此时得到的折减系数即为安全系数.此时,在FLAc一3D中采用强度折减法时,除折减抗剪强度参数外,也可对界面单元强度参数和抗拉强度10CF=c/砌f(1)=tan((tan~o)/)(2)基于FLAC一3D的强度折减法是采用软件内的自动查找安全系数的命令(SOlVefos),它对岩土体材料参数(内聚力,内摩擦角)折减,反复迭代,通过内插逼近方法直到确定使边坡处于临界破坏状态的安全系数.此方法通过内插方法来确定安全系数.FLAC一3D中Solvefos命令执行起来比较简便,但只适用于莫尔一库仑模型.不平衡率的
4、上限值设置为1O一,收敛精度较高.此方法求得的安全系数只精确到小数点后两位,计算精度不够高】.运用强度折减法进行边坡稳定分析的关键是确定边坡临界破坏时的折减系数,破坏判断准则有:(1)收敛性准则;(2)塑性区判据;(3)关键点位移突变判据;(4)广义剪(或塑性)应变塑性区判断依据.本文根据具体实际工程采用收敛性准则作为判断边坡稳定性的依据,以有限元数值计算迭代收敛的安全系数结合滑坡体的剪应变作为判别滑坡稳定性的依据.收敛性准则,即把有限元数值计算是否迭代收敛作为判断准则.以有限元平衡计算不收敛作为边坡整体失稳的标志,当计算收敛时边坡体仍稳定,计算到不收敛时破坏,此时的折
5、减系数即为安全系数.解的不收敛作为判断准则满足一定精度的要求,FLAC~q=将0.00001作为位移的收敛山区高速公路高填方路基边坡稳定性研究霍文财李鑫系数进行计算.3实例分析3.1工程概况本文结合某高速公路高填方路基段边坡进行稳定性分析.高速公路高填路基填料大多为石质和土石混合料.高路堤主要位于山岭区沟谷内,基底以强～全风化基岩为主.路堤边坡采用分级处理方法,各级边坡由上向下依次为1:1.5,1:1.75和1:2.0,支挡工程受地形等条件限制路段,采用路堤挡土墙作为支挡工程,挡土墙采用M10浆砌片石砌筑,护脚采用C15片石混凝土砌筑,护肩采用C20混凝土浇筑.路基填方
6、边坡坡率是根据路基填料种类,边坡高度和基底工程地质条件,水文条件等确定当路基填方边坡高度在H>16.0m的区间内时,边坡坡率为1:2.0.填方路基边坡形式采用阶梯形,每8.0m进行分级并设2.0n1宽外倾4%的边坡平台,若最下一级边坡高度≤12.0m,则一坡到底.3.2FLAC软件模型的建立本文在高填方路基边坡稳定分析中结合实际问题进行相应的简化处理,采用摩尔一库仑(Mohr—Coulomb)模型进行网格划分,形成所需的形状进行分析研究".模型分析中采用了如下假定:(1)只考虑岩体自重引起的初始地应力;(2)不考虑地下及地表水渗流的影响.3.3选取材料计算模型及参
7、数本文分析岩石的力学行为采用摩尔一库仑模型材料参数包括弹性体积模量,内聚力,剪胀角,内摩擦角,弹性切变模量,抗拉强度六种.结合实际工程岩土性质,选取岩石力学参数取值如表1所示.表1岩石力学参数体积模量K内聚力c剪胀角内摩擦角≠切变模量G抗拉强度,参数(MPa)(MPa)(O)(O)(MPa)(MPa)取值1110×1038410.02003810x103.4加载及边界条件分析时只考虑重力作用下的边坡稳定性情况,选取重力加速度为10m/s,密度为2500kg/m.根据建立的模型和实际条件确定边界条件:①模型前后左右边界施加水平约束,即模型边
