地下水位变化对路基沉降的数值分析.pdf

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1、低温建筑技术2013年第11期(总第185期)地下水位变化对路基沉降的数值分析孙快忠，张宇(1．江苏省有色金属华东地质勘查局。南京210007；2．中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司．河北任丘062552l【摘要】通过有限元分析方法，以某地软土路基为算例，建立了路面SK2．4+500断面的分析模型。通过计算，模拟出车辆以一定的速度移动过程中产生的竖向动荷载，之后将模拟出的车辆荷载施加在路基路面上，分别得到了地下水位线为地表，一4、一8和一12m时，路基沉降变化曲线图。从路基沉降分布图可以看出，当地下水位线降低至地表下-4

2、m时，路面沉降降低20％左右。随着地下水位线的持续降低到一8m以下，路面沉降变化和沉降变化幅值基本稳定。【关键词】路面沉降；地下水位线；车辆荷载；有限元方法【中图分类号】TU463【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)11—0094—03在软土地基上修筑高填方路堤时，由于软土地基的承载力低，压缩性高，在路堤自重作用及车辆行驶荷载作用下会产生较大的沉降变形和不均匀沉降，而且工后沉降历时长，影响路面的平整度，对路面结构造成破坏。预测和控制高填路堤的沉降变形已引起了工程界和学术界的高度重视。修建路堤过程后，控制地下

3、水位线的变化也非常重要，随着时间的推移，地下水位线的变化会引起路基不均匀沉降，而由路基图lSK24+500路堤断面模型不均匀沉降造成的软土地基上病害问题日益突出，成为软土地基病害的主要因素之一。取4倍的路堤高为32．0m，宽度方向取3倍的路堤底本文以某软土地区高速路段为算例，通过计算模宽为108．0m。拟出车辆以一定速度移动过程中产生的竖向动荷载，2．2本构模型和计算参数以ABAQUS软件为基础，模拟出不同速度的车辆荷载道路的沉降大部分来自路基，但为了真实反映路施加在路基路面后，地下水位线变化引起的路基沉降面沉降，所以在ABAQ

4、US计算中路基岩土材料模型采分布图。通过分析得到，地下水位线不同位置及车辆用弹塑性模型及相关的流动法则，并考虑了几何非线不同行驶速度下路基土体沉降的变化情况。性的影响。目前，路基岩土材料的屈服准则应用较多1工程概况的是Mohr—Coulomb屈服准则，Drucker—Prager屈服工程位于东部沿海地区，路段为SK24+625～准则，本次研究的软土路基，由于地下土层多冲填土SK30+486，正线长度2645．6m。该路段埋深0—3．6m和淤泥质土，砂土层采用Molar—Coulomb屈服准则，其和3．6—12m处的1、2号土层分

5、布有深厚冲填土和淤余土层采用CBxI3．1-clay模型。试验表明，Cam—clay模泥，力学性质极差，故在路堤填筑之前，在地基表面进型较为符合软土的屈服和破坏特征，因而被广泛应用行2m换填。由于路基下土层情况复杂，需考虑车辆于土力学的研究计算中，同时也应用于土动力学的数荷载下路面长期沉降问题。本文考虑到路基的地下值模拟分析中。该理论表达式为：水位线变化会影响路面沉降，故模拟出不同车辆荷载施加在路面后，地下水位线变化对路堤沉降的影响。{}l_AL—kM22+,／．r／2．2数值模拟l●_——2r／]Ld~／J2．1建立模型一J以

6、该路段其中一个断面SK24+500为例，以此为基础建立模型，断面如图1所示。按照平面问题应进式中，A为一l平面中正常固结线的斜率；尼为行分析，单元采用ABAQUS中的平面应变孔压单元一Inp平面中回弹线的斜率；为P一q面上CSL线CPEA．P⋯，路堤填高8．Om，坡比为1：1．5，地基土深度的斜率；”为泊松比；田为控制屈服面形状参数。