加筋路堤稳定性分析的极限平衡法研究

加筋路堤稳定性分析的极限平衡法研宄江苏省交通科学研究院集团股份有限公司江苏南京210017摘要：在加筋路堤设计及施工中，确定加筋后路堤稳定性的计算方法尤为重要，工程中普遍运用极限平衡法求解安全系数来确定最不利滑动面。通过对比分析常见的各种极限平衡方法，结合工程实践，研究加筋土路堤破坏机理,尝试推导出更易于计算及可靠性较好的安全系数公式，使加筋土体路堤稳定性计算理论更贴合工程实际。关键词：道路工程；加筋土路堤；路堤稳定性；极限平衡法；安全系数绪论在路基工程中，常会出现路基路堤沉降、路堤滑移等路基稳定性问题，这些问题大多数是由地基软弱、自身的抗剪强度不够引发的。加筋路堤，即路堤施工过程或后期加固工程中，在路堤土体中加入土工加筋材料，通过土工加筋材料的自身抗拉强度和其与土体之间的相互的类摩擦作用来提高土体的抗剪强度，以达到有效提高路堤稳定性的目的。加筋路堤兵有韧性良好、适用性强、防震性能高、造价低廉等优点，在路堤加固治理工程中有着很好的应用前景。加筋路堤的设计施工过程中，最重要是考虑加筋路堤的稳定性，常用极限平衡法进行计算。对于这种计算方法，国内外诸多专家进行了研究，Jewell对加筋土陡坡进行极限分析并给出加筋土坡的设计图表［1］:吴雄志等假定破裂面为一通过坡脚的斜平面，得到了土工织物加筋土坡稳定的上限解［2］;杨雪强考虑加筋的变形效应和强度效应，以过坡脚的平动破坏推导出竖直加筋路堤极限稳定高度的上限解［3］;王钊等假定破裂面为对数螺旋线，推导出加筋土坡临界高度解［4］;肖成志等对土工格栅均布加筋土坡的稳定性给出了上限解法，确定了加筋土坡临界高度的上限和稳定数［5】等。木文在归纳总结前人理论的基础上，结合工程实际，提出更加完善的计算路堤稳定性计算公式及安全系数的选取方法。 1加筋路堤的稳定性分析1.1加筋土的加固机理土体具有抗压强度高、抗剪强度低的特点。要提高土的承载能力，应设法减小土的侧向变形。在土体中的特定部位铺设水平方向的加筋材料，将土压实后，土就与加筋材料密切结合成复合土体，即加筋土。当在加筋土体上施加荷载，由于加筋材料与其包裹土体之间存在摩檫力，限制了土的侧向变形，从而相当于在土体侧面上施加了约束力，提高了土体的承载能力，达到加固的0的［5］。在加筋土体中（特别是在无粘性土），可能只有压力去而没有拉力区，加筋土中的加筋材料，其加强作用不是以承受拉应力的形式体现的，而是以减少或约束某一正应变的形式来体现的。加筋土加固机理的实质就是利用加筋材料与土体应变的协调一致来限制土体的侧向变形，从而提高土体的承载能力，达到加固土体的目的。1.2整体稳定性分析加筋路堤的稳定性分析分为局部稳定性分析及整体稳定性分析，在此只考虑整体稳定性。国际土工织物会议和现行国家标准，均建议采用极限平衡法进行加筋土体的整体稳定性分析。极限平衡法不能直接考虑加筋带的变形影响，却可以在极限平衡方法中通过调整土体的抗剪强度指标和来间接反映加筋带变形的影响。试验证明，加筋的作用不仅能够及吋阻止土体和值的下降，甚至还能提高土体的和值。由于加筋材料的作用，将本来分开的单个土颗粒联系在一起，从而产生了一种“拟凝聚力”或“拟摩擦力”。大量实践表明，加筋后土体的内摩擦角改变不大，而土体的凝聚力则可以采用如下经验关系确定。3结论根据塑性极限分析上限定理，考虑土体内部的应力应变关系和库仑材 料相关联流动法则，建立了加筋上路堤稳定性安全系数计算式。冋吋分别探讨了重度、粘聚力、内摩檫角、筋材设计抗拉强度以及路堤高度对加筋土路堤稳定性的影响。结果表明：该理论公式与荷兰法和瑞典法较为接近，而现行规范法容易造成保守的设计。因此，理论公式作为评价加筋土路堤稳定的方法是合理的，但其可靠性还需进一步在工程中得到验证。此外，计算加筋土体路堤稳定性的理论尚无一个真正完善的运算体系，仍需在结合工程实际的基础上，根据工程现场的地质和工程特性具体问题具体分析，提出冇效的安全的经济的解决方案。同时，还要加强理论研究，逐步完善极限法的理论体系，使其更好适合工程实际的需求。参考文献：[1]DanielJewell，GeorgeZ.Chen.Carbonnanotubeandconductingpolymercompositesforsupercapacitors[J].ProgressinNaturalScience，2008，07：777-788[2】吴志雄.加筋土强度模型与应力一应变特性研究[」].岩土工程学报，1992，14（增刊）：80-84[3】杨雪强，凌平平，向胜华.基于系列Drucker-Prager破坏准则评述土坡的稳定性[J].岩土力学，2009,第30卷:865-870[4】王钊.基于极限分析上限法的加筋土坡临界高度[小武汉大学学报（工学版），2005年，第38卷第5期：68-69[5】肖成志，冯晓静.土工格栅一黏性土界面特性的拉拔试验分析[」].土木建筑与环境工程，2012,第34卷:47-51+83.[6】李秀娟.上限法在加筋土结构物稳定性分析中的应用[j].岩土力学，2009年，第30卷第8期：2409-2417