基于连续-离散耦合的公路拓宽路基变形及换填处治宏细观分析.pdf

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1、第3４卷第10期公路交通科技Vol．3４No．102017年10月JournalofＨighwayandTransportationResearchandDevelopmentOct．2017doi:10．3969/j．issn．1002－0268．2017．10．005基于连续-离散耦合的公路拓宽路基变形及换填处治宏细观分析1213严琼，乔可帅，陈钒，张铎(1．中电建路桥集团有限公司，北京1000４４;2．交通运输部公路科学研究院，北京100088;3．北京科技大学土木与资源工程学院，北京100083)摘要:公路拓宽改建是适应交通运输能力增长的重要应对措施,而由于新旧路基材料性质不同导致

2、的差异沉降和路基稳定性是该类工程建设过程中需重点关注的关键问题。针对公路拓宽改建的工程问题,采用连续－离散耦合数值分析方法,对路堤边坡断面建立二维模型,连续、离散网格区域分别采用有限差分连续元和颗粒离散元进行建模。基于模型不平衡力变化规律、细观接触力链与宏观变形特征、细观配位数与土体沉降机理等模拟结果,从宏观和细观两个角度协同分析拓宽路堤差异沉降及其对路基变形的影响,并针对采用轻质土方式进行道路拓宽的工程效果进行了模拟分析。结果表明:(1)细观颗粒的不平衡单元面积比参数可与宏观不平衡力共同判定计算模型的收敛性及计算结果的合理性;(2)路基拓宽前后,细观接触力的分布规律可表明土体宏观位移变化

3、的发展方向;(3)模型中细观颗粒在计算过程中的配位数变化可解释土体沉降变形机理;(４)采用轻质土换填方式拓宽路基,可大幅减少路基的沉降变形及新旧路堤的差异沉降,表明该技术应用于软土区域的公路拓宽工程具有显著优势;(5)连续－离散耦合分析方法可反映公路路基变形破坏的力学机制及差异沉降产生的内在本质,可在岩土工程灾害防控措施及其机理研究方面进一步推广应用。关键词:道路工程;道路拓宽;连续－离散耦合;土体变形;轻质土中图分类号:U４16．11文献标识码:A文章编号:1002－0268(2017)10－0026－08MesoscopicAnalysisonSubgradeDeformationan

4、dExchangeFillingTreatmentinRoadWideningBasedonContinuous-discreteCoupling1213YANQiong，QIAOKe-shuai，CＨENFan，ZＨANGDuo(1．PowerchinaRoadbridgeGroupCo．，Ｌtd．，Beijing1000４４，China;2．ResearchInstituteofＨighway，MinistryofTransport，Beijing，100088，China;3．SchoolofCivilandResourceEngineering，UniversityofScienc

5、eandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)Abstract:Roadwideningreconstructionisanimportantmeasuretoadapttothegrowthoftransportcapacity，whilethesettlementdifferencesandroadbedstabilityduetodifferentpropertiesofnewandoldsubgradematerialsarethekeyissuesduringsuchengineeringconstruction．Inviewofthehig

6、hwaywideningandrebuildingengineering，a2Dmodelofembankmentslopesectionissetupbyusingcontinuous-discretecouplingnumericalanalysismethod，themodelsofcontinuousanddiscretegridsareestablishedbyfinitedifferencecontinuouselementmethodanddiscreteelementmethodrespectively．Basedonthesimulationresultsoftheunb

7、alancedforcevariation，themesocontactforcechainandmacrodisplacementcharacteristics，themesoparticlecoordinationnumberandthesettlementmechanismofthesoiletc．，the收稿日期:2017－02－06基金项目:北京市科委科技北京百名领军人才培养工程项目(Z151100000315