高填方路堤变形及稳定性的时间效应分析

盲审编号Z11226学校代码10406分类号U416密级学号120085213012题目高填方路堤变形及稳定性的时间效应分析作者熊静学科、专业建筑与土木工程指导教师韩尚宇申请学位日期2015年4月 学校代码：10406分类号：U416学号：120085213012南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）高填方路堤变形及稳定性的时间效应分析硕士研究生：熊静导师：韩尚宇申请学位级别：硕士学科、专业：建筑与土木工程所在单位：土木建筑学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学 AnalysisoftimeeffectonthedeformationandstabilityofhighfillembankmentADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnArchitectureandCivilEngineeringbyXiongJingUndertheSupervisionofDr：HanShangyu（CollegeofCivilEngineeringandArchitecture）NanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015 南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要高填方路堤常出现于我国山岭重丘区的公路建设中，路堤在投入运营后常出现沉降变形大、路堤失稳等工程病害，严重影响公路的建设效益和通行效率。本文基于工程实际资料，综合采用室内试验、数值模拟、理论分析的研究方法，从填料参数时效性试验、路堤变形演化规律、路堤稳定状态变化等方面开展研究，取得了如下几方面的研究成果：（1）高填方路堤填料物理力学参数时效性试验研究。以G320国道芦溪境内K1045+230路段高填方路堤填料为试验对象进行室内试验，对比测定初始状态与不同周期下物理力学参数的变化情况，得出填料的变形指标和抗剪强度指标随时间推移，均呈非线性增长趋势；路堤填料的含水率和孔隙比与时间呈非线性负相关性，抗剪强度参数随时间的推移逐渐增大，粘聚力对时效性的影响作用较内摩擦角更为敏感的结论。（2）路堤填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析。根据室内试验测定的数据，进行有限元模拟分析，得到填料参数时效变化影响下路堤的规律：竖向变形等值线沿路堤横断面呈“盆形”；靠近路堤下部1/4~1/3高度处出现侧向位移最大值。（3）填料各物理力学参数时效变化对变形效果的特殊性分析。基于有限元模拟分析，对填料物理力学参数进行单因素分析，发现在填料压密变形过程中变形模量时效变化对竖向变形影响效果显著；填料抗剪强度（粘聚力和内摩擦角）的时效变化会对路堤的侧向变形影响明显。填料的含水率对路堤变形有双重影响效果，在施工过程中，应控制含水率对路堤变形的影响。（4）路堤填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析。结合室内试验的数据，对高填方路堤稳定性进行分析研究，得到路堤的安全系数随时间变化呈非线性增长的结论。填料含水率时效变化对路堤安全系数的提高效果最为显著；粘聚力和内摩擦角对改善路堤临界滑动面形状和位置有显著效果；变形模量时效变化对提高路堤稳定性的作用效果不明显。关键词：高填方路堤；时间效应；抗剪强度；要因分析；变形规律I 南昌航空大学硕士学位论文AbstractAbstractHighfillembankmentoftenappearsinhighwayconstructionofthemountainousareainChina,oftenthereembankmentsettlementdeformation,embankmentinstabilitydiseasesandotherprojectsafterputintooperation,seriouslyaffecttheconstructionofthehighwaytrafficefficiencyandeffectiveness.Inthispaper,basedonengineeringdata,usingacombinationoflaboratoryexperiments,numericalsimulation,theoreticalanalysis,Accordingtootheraspectsresearchofpackingparametertimelinesstest,embankmentdeformationevolution,embankmentsteadystatechanges,wemadethefollowingresearch:(1)Experimentalstudyonphysicalandmechanicalparametersofagingfillerhighembankment.WithG320K1045+230nationalhighwayinhighembankmentroadfillerforindoortestsubjects,comparedtomeasuredchangesintheinitialstateandthedifferentperiodsofphysicalandmechanicalparameters,derivedfillerdeformationindexandshearstrengthindexovertimeover,showednon-lineargrowthtrend.Embankmentfillermoisturecontentandporosityratioarenon-linearnegativecorrelation,theshearstrengthparametersincreasesovertime;theinfluenceofcohesiononthetimelinessoftheinternalfrictionangleismoresensitivethantheconclusion.(2)Embankmentfillingparameterschangeovertimeimpactanalysisondeformationofhighembankment.Accordingtolaboratorytestmeasurementdata,finiteelementsimulationanalysis.Discoverthelawschangeovertimeundertheinfluenceofparametersembankmentfilling:verticaldeformationcontourscrosssectionalongtheembankmentwas"bowl-shaped";horizontaldeformationconcentratedonbothsides,themaximumlateraldisplacementoftheembankmentneartheembankmentinthelower1/4to1/3height.(3)Thespecialnatureanalysisofphysicalandmechanicalparameterschangeovertimeanddeformationeffects.Basedonfiniteelementanalysis,physicalandmechanicalparametersofthefillerunivariateanalysis,Foundinpackingcompactionduringdeformation,deformationmoduluschangeovertimesignificantimpactontheverticaldeformationeffect.Lateraldeformationoffillershearstrength(cohesionandinternalfrictionangle)oftheembankmentwillsignificantlychangeovertime,MoisturecontentII 南昌航空大学硕士学位论文Abstractofthefillerhasadoubleimpactontheembankmentdeformationeffect,intheconstructionprocess,shouldcontroltheimpactofmoistureontheembankmentdeformation.(4)Analysisoftheinfluenceofembankmentfillingparametersofagingchangesonthestabilityofhighembankment.Combinedwithlaboratorytestdataforhighembankmentstabilityanalysisandstudy,getasafetyfactorofembankmentnonlineartime-varyinggrowthconclusions,theagingchangesinthemoisturecontentofthefillercansignificantlyimprovethesafetyfactoroftheembankment,thecohesionandinternalfrictionanglecansignificantlyimprovetheembankmentcriticalslipsurfaceshapeandposition,ModulusofDeformationAgingvariationisnotobvioustoimprovetheeffectoftheembankmentstability.Keywords:highembankment;timeeffect;shearstrength;factoranalysis;deformationIII 南昌航空大学硕士学位论文目录目录摘要..................................................................................................................................................IAbstract..............................................................................................................................................II第一章绪论........................................................................................................................................11.1选题背景及意义..................................................................................................................11.2国内外研究现状..................................................................................................................21.2.1路堤填筑土性研究现状..........................................................................................21.2.2高填方路堤变形研究现状......................................................................................31.2.3高填方路堤稳定性研究现状..................................................................................51.3研究目标..............................................................................................................................71.4研究的主要内容..................................................................................................................71.5研究方案..............................................................................................................................81.5.1研究思路..................................................................................................................81.5.2研究方法..................................................................................................................81.6拟解决的关键问题与创新点................................................................................................91.6.1拟解决的关键技术问题..........................................................................................91.6.2论文的创新点..........................................................................................................9第二章高填方路堤填料时效性试验分析......................................................................................102.1填料试验目的....................................................................................................................102.2填料试验方法与内容........................................................................................................102.2.1填料试验方法.........................................................................................................102.2.2填料试验内容........................................................................................................112.3填料物理性质试验结果分析............................................................................................122.3.1填料的颗粒分析....................................................................................................122.3.2填料的液塑限........................................................................................................132.3.3填料的击实特性....................................................................................................142.4填料力学性质试验结果分析............................................................................................142.4.1填料的固结变形特性............................................................................................142.4.2填料的抗剪强度....................................................................................................152.5填料主要参数时效性分析................................................................................................192.5.1时间效应对填料含水率ω的影响........................................................................192.5.2时间效应对填料变形参数的影响........................................................................202.5.3时间效应对填料粘聚力c的影响.........................................................................212.5.4时间效应对填料内摩擦角φ的影响....................................................................222.6本章小结............................................................................................................................22第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析......................................................243.1有限元模型的建立............................................................................................................243.1.1变形模型的建立....................................................................................................243.1.2高填方路堤变形分析基本假定............................................................................243.1.3Mohr—Coulomb本构模型.....................................................................................25IV 南昌航空大学硕士学位论文目录3.1.4变形模型参数的选定............................................................................................263.1.5模型正确性的验证................................................................................................273.2单一参数影响下高填方路堤时效变形分析.....................................................................283.2.1填料含水率ω的时效性分析................................................................................283.2.2填料变形模量E的时效性分析............................................................................303.2.3填料粘聚力c的时效性分析.................................................................................323.2.4填料内摩擦角φ的时效性分析............................................................................343.2.5不同参数影响效果的对比分析............................................................................363.3多参数综合作用下路堤时效变形分析.............................................................................383.3.1时间效应对路堤竖向变形影响分析.....................................................................383.3.2时间效应对水平方向变形影响分析.....................................................................403.4本章小结............................................................................................................................41第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析..........................................................434.1极限平衡理论....................................................................................................................434.2有限元模型的建立............................................................................................................444.3单一参数影响下高填方路堤时效稳定性分析.................................................................444.3.1填料含水率ω的时效性分析................................................................................444.3.2填料变形模量E的时效性分析............................................................................464.3.3填料粘聚力c的时效性分析.................................................................................474.3.4填料内摩擦角φ的时效性分析............................................................................484.3.5填料参数要因分析................................................................................................494.4多参数综合作用下路堤时效稳定性分析.........................................................................514.5本章小结............................................................................................................................53第五章结论与展望..........................................................................................................................555.1主要研究成果....................................................................................................................555.2进一步研究展望及建议....................................................................................................55参考文献............................................................................................................................................57攻读硕士学位期间主要研究成果....................................................................................................60致谢..............................................................................................................................................61V 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1选题背景及意义近年来，我国高速公路通车里程以每年10%~20%的同比增速增长，截至2014年底，中国高速公路总里程达到11万公里，位居世界第一。高速公路的断面设计形式以路堤、路堑为主，而在一些特殊路段，如深沟路段、桥梁结构物连接段、隧道连接段等，常常会出现填方高度较大的高填方路堤。如惠莞高速公路，填方高度在20m以上的高填方路堤段的长度占道路总长度的比例超过10%。与一般路堤相比，高填方路堤具有填筑高度大、后期自密沉降量大、变形稳定时间长、路堤稳定性差等特点。因此，在道路建成交付使用后，在自然环境和行车荷载作用下，路堤出现变形和失稳破坏的现象较为普遍，常表现为：路堤填[1]土开裂、路堤滑动、边坡坍塌、路基整体下沉或局部沉降等。有资料表明，高填方路堤的病害不但会影响道路的正常使用和运营效益，而且会破坏环境景观和生态平衡，更会影响道路的社会效益。现有研究表明，引起高填方路堤破坏和失稳的原因是多方面的，它不仅与路堤填土密实度和边坡高度有关；也与路堤填料性质、边坡坡度、地基性质、水文状况、路基压实、设计标准、施工方法等有关；还与路堤填土压实度不足、地堤中存在软弱土层、路基刚度差异过大、填筑物成分不均匀、地下水的动态变化等[2]因素有关，路堤病害的发生常常是多种因素共同作用的效果。高填方路堤填料作为影响路堤变形和稳定性的重要因素之一，其物理力学参数对路堤的变形演化规律和稳定状态影响较大。同时，由于路堤填筑完成后，填料的物理力学状态常随时间不断变化，尤其是在车辆和外界水环境的共同作用下，路堤填料在不断压密的同时还会存在物理力学指标劣化的可能性。目前，学术界和国内工程界针对路堤填料参数的时效变化情况，进行了一些研究，但研究成果中针对水环境改变路堤的变形、稳定状态的研究成果较少，结合土体应力状态进行的研究尚未检索到。对此，为系统反映在时间、水环境和上部荷载作用下，高填方路堤的变形规律和稳定状态变化情况，本文拟采用室内试验与数值分析相结合的方法，建立相应的分析模型，根据高填方路堤的填料物理力学参数的特性随时间的变化情况，研究路堤的变形及稳定性的变化规律，探究填料性能与高填方路堤的变形、稳定性之间的关系，为确定公路预防性养护时机，有效防止高填方路堤在运营过程发1 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论生沉降量过大、失稳等工程病害，提高工程建设质量提供参考资料。1.2国内外研究现状目前，学术界和工程界针对高填方路堤的变形和稳定性问题进行了一些研究，其研究成果对本文研究具有较好的指导意义和借鉴价值。其研究成果可概括为对路堤土填料性能的研究、路堤变形规律以及路堤稳定性研究这三方面的内容。1.2.1路堤填筑土性研究现状鉴于填方路堤的填料在一定程度上决定了路堤的工程性能，尤其是对路堤的变形和稳定特性有重要的影响，一些学者结合实际工程现场监测数据，对不同路堤填料的物理力学参数进行室内模型试验分析研究，并取得一些研究成果。[3]陈仕奇、李时亮等（2003）通过室内击实试验及工程填筑试验，对粉煤灰的含水量及其工程性质的变化展开了研究，提出粉煤灰在其最优含水率下浮10%至上浮2%以内时，可用于公路工程中的路堤填料。[4]吴立坚、钟发林等（2003）通过室内试验，得到高液限土作为路基填筑的理想含水率范围是25%~30%之间，在此范围内进行路基压实后，路堤土体的抗剪强度和水稳定性均能满足工程需求的结论。[5]孙乔宝、刘涌江等（2005）对安-楚公路某路段的红层软岩填料进行参数试验研究，发现红层软岩路堤填料的密实度、土石比及含水率是影响路堤稳定性的重要因素，并对该路段路堤病害问题提出了加筋处治措施，得到良好的效果。[6]贺建清、靳明等（2008）对掺土煤矸石进行一系列的室内试验，测得基本的物理力学参数，证明掺土对改变煤矸石不良工程性能有很大的帮助，并通过进一步试验验证粘性土对改变掺土煤矸石的变形模量、承载比、粘聚力及内摩擦角都有良好的效果，得到掺土煤矸石可以作为路基填料在工程上应用的结论。[7]许国平、周全能（2008）针对某路段路堤填筑材料为全风化褐红色砾石土的组成成分、颗粒级配、压缩特性、压实度及CBR值等工程性质进行了室内试验试验研究，并结合现场监测数据，论证了全风化褐红色砾石土能满足施工和运营阶段稳定性要求的结论。[8]湛文涛、赵文建等（2009）针对广西自-隆高速公路膨胀土路段的膨胀土填料进行室内试验研究，对膨胀土是否可以作为路堤填料提出新的验证指标，并指出在实际工程应用膨胀土时作为路堤填料时应控制其含水率的变化。2 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论[9]谈云志等（2010）利用厦-成高速公路某路段的红黏土进行室内试验，测得最优含水率和CBR值，通过对试验结果分析得到红黏土在最优含水率附近具有很强的水敏性的结论。[10]付宏渊、王意明等（2012）通过室内试验对炭质页岩矿物组成、基本岩石参数、压缩模量、CBR值等参数进行测定，并基于有限元分析软件，得到崩解稳定是炭质页岩作为路堤填料的前提条件的结论，通过模拟计算发现压实度与炭质页岩填料路堤的稳定性呈非线性负相关性。[11]陈兴专、洪宝宁（2013）基于室内试验结果，提出高液限土作为路堤填料必须满足土体的含水率ω达到ωop±6％的结论，验证在实际施工应用中，高液限土的含水率ω达到ωop±6％时，路堤的稳定性能够满足工程要求。从上述研究可以看出，一些学者围绕着不同种类型填料的物理力学指标进行了一些研究，其研究成果主要考虑了特殊土体的土性性能，对高填方填料的物理力学参数时效变化的研究成果较少。然而，路堤填料在外界因素的作用下，其性能参数常随时间不断变化，进而影响路堤的变形规律和稳定状态，因此，有必要针对高填方物理力学指标参数进行时效性分析。1.2.2高填方路堤变形研究现状高填方路堤的变形可概括为路堤填料的压密变形和路基土体的固结变形两部分，学者们在路堤变形规律、变形组成分析方面进行了一些研究。[12]郝传毅、饶鸿雁等（1991）用非线性有限元法对新填土路堤的自身压缩问题进行了研究，其结果对轻型压实标准路堤的变形研究和设计都有一定的帮助，但由于采用了邓肯—张模型作为土体的本构模型，计算参数较难获取，计算烦琐，结果也有偏差，还需进一步完善，故难以推广应用。[13]Matsui和San（1992）利用有限元法按剪应力破坏准则定义边坡破坏程度，此法与修正的FelleIlius法很吻合，反映了在一定作用下路堤破坏后的变形状况。[14]孙增奎、王连俊等（2004）以青藏铁路高温细粒冻土区的试验段路堤为依托工程，根据实际监测到的温度场变化数据对沉降变形规律进行分析研究，得到在冻融循环过程中，铁路整体的冻胀变形是由地基土引起的，并对路堤顶部有一定的影响效果，路堤本体并未发生冻胀变形的结论。[15]刘涌江、邓卫东等（2005）通过对具体工程实例进行有限元模拟分析，研究红层软岩作为路堤填料是对路堤的稳定性及应力变形的影响效果，并与室内离心试验的结果进行对比，验证模拟结果的正确性，为防止公路施工过程中路堤出3 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论现较大变形提供技术支撑。[16]高长胜、徐光明等（2005）基于具体实际的堤防工程，结合室内离心机模型试验，分析水位骤降对堤防边坡的破坏影响情况，为保证堤防工程施工过程和运营阶段的稳定性提供理论基础。[17]刘俊新、谢强等（2007）通过室内蠕变和动力试验对红层泥岩的路用特性进行研究，发现将水泥稳定级配碎石粉碎作为机床表层填料能减小路堤的沉降变形；在实际工程中当红层泥岩碾压达到95%压实度，且颗粒级配的粒径不得大于2mm时，其强度指标能够满足路堤稳定性要求。[18]刘观仕、孔令伟等（2007）采用有限元分析软件ABAQUS进行建模分析，结合室内试验得到的膨胀土的物理力学性能指标数据，并在分析过程中充分考虑大气的影响作用，对路堤土在土湿化膨胀和行车荷载作用下产生的沉降变形进行研究，发现降雨入渗对路堤不均匀沉降有劣化的影响效果，为中膨胀土作为路堤填料提供有力的理论支撑。[19]孟庆山等（2007）基于沪宁高速公路某旧路加宽路段进行离心模型试验，研究拼接路堤段在不同压实度和石灰改性措施下对路堤压力变形的影响效果。研究成果表明，提高压实度对路堤变形效果有积极作用；对素土填料进行6%石灰改性后，对降低不均沉降有显著效果。[20]王家鼎、谢婉丽等（2007）针对黄土高填方路堤进行有限元模拟分析，对比分析在加筋措施下与未加筋措施下路堤应力变形和稳定性情况，论证山区加筋黄土高填方路堤的稳定性更符合工程需求。[21]陈涛等（2009）基于有限元模拟对山区高填方路堤的变形规律及稳定特性进行研究分析，其主要的分析因素包括填方高度、软弱地基厚度、填筑速率、压实度等，建议在路堤施工和运营过程中应注意控制填筑速率对路堤稳定性的影响。[22]张德佳等（2010）选取实际工程路段路堤土填料红层软岩为研究对象，通过离心模型试验，分析路堤的沉降变形规律、土压力变化情况与路堤边坡的高度、填方土层的厚度以及土坡比之间的关系，并对欠稳定路堤提出加筋措施防止路堤变形失稳破坏的建议处治措施。[23]景卫华等（2010）对路堤填料的典型物理力学参数进行有限元数值模拟分析，定量研究对路堤稳定性影响最大的因素。结果表明，土体的压缩模量对路堤稳定性影响效果可以忽略；土体的抗剪强度指标对路堤稳定性影响效果显著，粘聚力和泊松比尤为突出。并进一步说明，路堤的压力变形规律对稳定性有一定的影响效果。4 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论[24]王景环、卢义玉等人（2012）基于非线性弹塑性D-P模型，对旧路加宽后新旧路堤的变形和稳定性进行有限元模拟分析，研究填料的变形参数和抗剪强度参数分别对变形和稳定性的影响差异。研究结果表明，填料的压缩模量对沉降变形的影响效果显著；粘聚力和内摩擦角的在一定程度上与路堤稳定性呈非线性的正相关性。分析表明，一些学者针对不同的路堤状况进行了研究，其成果对于揭示路堤在外界荷载和环境因素影响下的变形演化规律、合理确定路堤的变形量具有积极意义。但是，由于路堤填料在填筑施工时已进行了压实，工程界和学术界关注的变形主要为路基土体的固结变形。一些学者虽考虑了路堤填料的变形情况，但研究主要基于确定的路堤填料参数，从路堤填料物理力学参数随时间变化的角度研究路堤变形演化规律的成果尚未检索到。工程实践表明，路堤填料在外荷载作用下会不断变化，该变化会对路堤的变形演化过程会产生影响。1.2.3高填方路堤稳定性研究现状路堤的稳定性与路堤自身的结构特性、承受的外界荷载和降雨等外界影响因素有直接的关系。高填方路堤的稳定性分析及其评价方法一直是工程界和学术界研究的一个热点。[25]Pasternack（1988）等把有限元法(FEM)同极限平衡法结合起来，采用非线性弹性材料规律，根据有限元提供的应力、应变和位移数据，将土体划分成若干条块进行计算，得到极限平衡法下的安全系数。[26]Gussmalm（1999）教授在80年代创立了一种极限数值分析方法——运动单元法(KEM)，比较适用于莫尔一库仑类的岩土介质，利用运动单元法计算出的最危险塑性区和滑动面对应的安全系数最小。[27]曹平（1999）提出利用运动单元法(KEM)对边坡稳定性进行研究，可以较为准确的搜寻到边坡最危险的滑动面和塑性区，得到临界滑动面上的最小安全系数具有较高的可靠度。[28]王国利等（2005）通过离心模拟试验对膨胀土边坡的稳定性进行研究，发现干湿循环下，路堤稳定性会逐渐减小，土体产生裂隙，膨胀土较多的吸收水分，边坡土体含水率增大，最后趋于失稳状态。[29]王志斌、李亮等（2007）依托常-吉高速公路某路段上斜坡地基填方路堤的工程地质情况，进行足尺模型试验，研究分析滑动面形状和位置。并提出利用极限平衡水平条分法对破坏面为非圆弧形（即折线形）的路堤边坡进行计算，定量5 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论得到安全系数和极限承载力的理论公式。[30]李汝成，王复明（2008）采用室内模拟人工降雨试验，对济-邵高速公路某路段的土石混填路堤边坡进行稳定性分析，结合现场检测的沉降数据，得到降雨入渗对土石混填路堤的稳定性有显著的影响效果，尤其以坡面处产生的变形量最大，最易发生剪切破坏的结论。[31]张丽冰（2009）利用有限元分析软件，对某路段上陡坡高路堤进行数值模拟，主要探究在特定计算断面下坡角、台阶宽度、路堤填料性质和地基强度下了陡坡高路堤稳定性的变化情况，得到地基强度大小不但影响陡坡高路堤的稳定性，更影响其破坏模式的结论。[32]高利平、齐秀峰（2009）分别对均质和分层路堤填料的风积沙路基边坡进行理论计算及稳定性分析，得到坡度和填料的内摩擦角对风积沙路基边坡的稳定性有一定的影响，安全系数与路基上部及面层性质的相关性较小的结论。[33]3D蒋鑫等（2012）采用三维快速拉格朗日有限差分法（FLAC）对加固后的[34]软土地基路堤的稳定性及其最大变形位移位置进行计算。郭波等（2012）利用有限元分析软件对某具体边坡工程进行数值模拟，得到对填土边坡的稳定性影响效果最为显著的因素是降雨入渗。可见，各学者针对不同的路堤状况进行了大量的研究分析工作，得出外界荷载变化和外界环境因素对路堤稳定性的影响情况，成果对于指导高填方路堤设计、提高稳定性分析的准确度具有积极意义。但研究中采用的填料参数多为确定性参数，鲜有考虑路堤土填料参数随时间的变化情况，进而在一定程度上影响分析结论的正确性。诸如高填方路堤的安全系数满足规范要求，而在运营过程中失稳的现象累见不鲜，究其原因，既与分析过程中的假定、分析模型的正确性有关，还与填料参数的取值密切相关。因此有必要对高填方路堤填料参数时效性变化与稳定之间的关系进行进一步的探讨分析。综上所述，国内外学者针对高填方路堤的变形特性及稳定性等问题进行了一些研究，其成果对揭示高填方路堤变形规律、提高路堤稳定性具有一定的推动作用，对本文研究具有指导意义。然而，现有研究成果多基于确定性的填料参数状态，即某一时间点路堤的变形和稳定性，难以全面反映高填方路堤填料参数随时间的变化情况，在路堤变形演化规律、稳定状态分析方面的研究成果尚难满足工程实践需要。鉴于此，作为对前人研究成果的深化和补充，有必要对高填方路堤填料参数时效变化特性，以及填料参数时效变化对路堤的变形规律、稳定性的影响进行进一步研究，为预测工后路堤及路基变形提供理论依据。6 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论1.3研究目标本文通过室内试验、数值模拟计算，结合具体工程资料，对高填方路堤变形及稳定性的时间效应进行分析，可实现以下目标：（1）对试验测定的物理力学参数进行分析，阐明填料物理力学参数随时间的变化规律。（2）根据室内试验成果，结合现场资料，用弹塑性有限元分析软件模拟时效性影响下的不同路堤填料参数变化下路堤变形情况，揭示时效性影响下高填方路堤的变形规律。（3）分析研究在考虑时效性影响下，路堤土稳定性的变化情况，并结合路堤填料变化、外界环境影响情况，深入揭示高填方路堤土的稳定特性。1.4研究的主要内容本文借助室内试验，结合有限元软件（GeoStudio）对实验数据进行仿真，模拟路堤实际施工时分层填筑、路堤填料自密实和环境水位变化的过程，并用计算结果与现场实测数据进行了对比分析，验证模型的正确性；再利用模型分析总结出填料参数时效性变化与路堤变形和稳定性之间的关系，并找出影响路堤变形和稳定性的关键性因素。本文在前人研究的基础上，以室内试验为基础，围绕高填方路堤时效性变化，及其与路堤变形和稳定性之间的关系问题开展研究，主要研究内容包括：（1）高填方路堤填料物理力学参数试验研究。采用实际工程中的高填方路堤填料，制备相同压实度试样，进行不同时间周期、含水状态下土样的物理力学参数试验，探讨路堤土填料物理力学参数随时间的变化情况。（2）路堤填料参数时效性变化对路堤变形影响的分析。建立可考虑分层填筑条件下的有限元模型，并验证模型的正确性和可行性。根据试验测定的物理力学参数数据，进行对不同参数影响下的高填方路堤变形特性分析，进而得出在时间效应的影响下高填方路堤的变形规律。（3）分析路堤填料参数时效性变化对路堤稳定性的影响。基于前期各方面研究成果，对时间效应影响下路堤稳定状态变化情况进行分析，揭示填料物理力学参数时间效应作用下路堤稳定性变化情况。7 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论1.5研究方案1.5.1研究思路对于上述的研究内容，本文拟采用图1-1的研究思路。收集资料室内试验建立有限元模型填料物理参数填料力学参数验证模型的正确性（ω、ρ、ωL、ωp）（E、c、φ等）高填方路堤变形和室内试验得到的稳定性的研究成果填料力学参数时间效应对路堤填料参数的影响路堤变形分析路堤稳定性分析分析具体参数时效性变化对路堤变形及稳定性的影响得出结论图1-1研究思路1.5.2研究方法（1）室内试验对某一具体高填方路堤填料进行室内试验，以0d、14d、28d、90d、180d、360d为主要时间节点，分别测出路堤填料在该时间节点的主要物理力学参数，分析在时间效应的作用下路堤填料参数的变化规律。（2）数值模拟分析建立多因素有限元分析模型，根据相关资料验证模型的正确性、可行性和准确性。根据室内试验得到的数据，分析高填方路堤填料参数时效性变化对路堤变形及稳定性的影响。（3）理论分析在归纳、总结现场资料和深入研究其基本规律的基础上，对比分析模型模拟8 南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论的结果，综合研究分析具体参数时效性变化对路堤变形及稳定性的影响。（4）方法验证通过搜集得到的数据，验证数值模拟分析模型和方法的合理性和实用性。1.6拟解决的关键问题与创新点1.6.1拟解决的关键技术问题（1）在进行室内试验时，高填方路堤填料物理力学参数会随时间的推移而发生变化，而室内试验环境与工程实际环境会有较大的差异，进而影响室内试验数据的准确性。（2）本文拟通过建立有限元模型对实际工程进行仿真模拟，而仿真模型的合理性将会直接影响研究成果的可靠度，因此，在进行有限元模型数据分析之前，应对仿真模型正确性的进行验证。（3）时间效应性对路堤填料物理力学参数的影响并非针对某个单一的参数，故应建立多因素分析模型。在研究分析路堤填料时效性变化对变形和稳定性影响时，应综合考虑分析参数改变对变形和稳定规律的效果。1.6.2论文的创新点（1）针对路堤填料物理力学参数进行室内仿真模拟实验，探究在自重作用下，时间效应对路堤填料物理力学参数影响效果的差异性。（2）以室内试验数据为基础，建立有限元分析模型，对时间效应影响下路堤的变形演化规律和稳定性变化情况进行分析研究，提出多因素影响下路堤填料时效性变化与路堤变形和路堤稳定性间的关系，确定影响因素的主次关系。9 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析第二章高填方路堤填料时效性试验分析G320国道芦溪境内部分路段在车辆运营阶段出现了纵横向开裂、路面不均匀沉陷、边坡坍塌等现象，对公路的正常运营和车辆的通行效率产生了诸多不利影响。究其原因，这与路堤填料的工程特性的改变有密不可分的关系。路堤填料在受到外界环境、地质水文、行车荷载等多重因素的综合影响，其物理力学指标随时间不断变化，填料的路用性能发生劣化，路堤抗剪强度降低，将直接导致道路病害问题频繁发生，对行车的安全度造成很大影响。因此，本论文以G320国道芦溪境内K1045+230路段路堤填料为研究对象，采用室内试验的手段，对填料的物理性质参数和力学性质参数分别进行试验，分析高填方路堤填料物理力学参数随时间的变化特性，揭示时间效应对填料物理力学参数的影响规律，为后续探究填料参数时效变化与路堤变形和稳定性之间的关系提供数据资料。2.1填料试验目的高填方路堤填料一般取自沿线挖方，其物理力学参数特性易受到周围环境影响，而且在公路施工过程中，填料的密实和土体自身的固结都会对路堤填料物理力学参数产生一定的影响，加之，填料土体受周围复杂多变的水文地质环境的作用，施工环境暴露在野外，在时间效应下，路堤的稳定性会随之产生改变，对公路运营和后期养护造成一定的困难。本论文通过对G320国道芦溪境内K1045+230路段现场取样的填料土样进行室内试验，确定其初始物理力学参数，并模拟施工现场实际的环境条件，进行不同周期的含水率试验、击实试验、固结试验、直接剪切试验等，分析高填方路堤填料的物理力学参数的变化特性，揭示时间效应对填料物理力学参数的影响效果，为后文的有限元模拟分析提供基础的数据资料。2.2填料试验方法与内容2.2.1填料试验方法为准确反映高填方路堤的物理力学参数随时间效应的变化，结合现场实际情况，制定如图2-1所示的室内试验方案。测定K1045+230路段现场取样的填料土10 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析样的基本物理性质参数，如：含水率、密度、比重、颗粒分析曲线、液塑限、最大干密度和最优含水率等；将填料试样模拟现场自密及压实状态，测定在不同周期下（以0天、14天、28天、90天、180天、360天为主要时间节点）填料的力学性质参数，如压缩模量、粘聚力、内摩擦角等。室内试验制作试样初始试样（0天）14天28天90天180天360天物理性力学性质试验质试验（固结试验、直接剪切试验）数据分析时效性分析图2-1室内试验方案2.2.2填料试验内容第一阶段：测试初始填料试样的物理性参数和力学性参数。将现场土样制备成满足室内试验要求的土样，对试样分别进行物理性质试验（含水率试验、密度实验、比重试验、颗粒分析试验、界限含水率试验和击实试验）及力学性质试验（固结试验、直接剪切试验），测定相关参数数据：（1）含水率ω：采用烘干法在105~110℃温度下烘8小时以上确定；（2）密度ρ：采用环刀法平行确定；（3）比重Gs：采用比重瓶法确定；（4）颗粒分析试验采用筛分法与密度计法联合确定：先将土样悬液过0.075mm筛，充分冲洗，直至筛上只留大于0.075mm的颗粒为止。将颗粒大于0.075mm的部分土样用筛析法筛分，颗粒小于0.075mm的部分土样用密度计法测定其级配；（5）液限ωL、塑限ωp：采用联合测定仪法确定；11 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析（6）最大干密度ρdmax和最优含水率ωop：根据公路土工试验规程，本试验采用重型击实仪法。先配置不同含水状态的土料，再进行锤击使土密实，然后分别测试土样的含水率和干密度，通过分析确定土样在一定击实功能作用下的最大密度ρd及其对应含水率（最优含水率）；（7）压缩模量Es：采用固结仪和加压设备，按照《土工试验方法标准》进行确定；（8）粘聚力c和内摩擦角φ：采用SDJ-Ⅱ三速电动等应变直剪仪进行固结快剪试验确定。第二阶段：测试不同周期和垂直压力下试样的物理性参数和力学性参数。将制备的试样分别施加不同的压力，并放置不同周期，使其等效于施工现场高填方路堤填料密实和自然固结承受的压力，控制光照、温度和湿度变化对土样的影响。再将经过不同周期压力的试样进行力学性质试验（固结试验、直接剪切试验），采用第一阶段的（7）、（8）方式测定压缩模量Es、粘聚力c和内摩擦角φ。以时间轴为基准，对比分析不同周期下土样的抗剪强度参数的变化规律，进一步探究时间效应对填料物理力学参数的影响效果。2.3填料物理性质试验结果分析按照实验方案进行室内试验，确定K1045+230路段现场取样的填料土样的基本物理性质。本论文为减少外界环境因素对试验结果的影响，将室内温度控制在25℃，湿度在91%左右。2.3.1填料的颗粒分析为初步了解填料中颗粒大小分布情况，对现场钻探取样的原状土样进行颗粒分析试验，借以判断填料土的组成，进行填料相关工程土性的分析，为后续试验做参考基础。采用筛分法与密度计法联合测定，得到下图2-2的试验曲线图。通过对试验结果的整理，可以得到填料的不均匀系数Cu=3.7，曲率系数Cc=0.3，其中大于0.25mm占筛土前总重61.5％。根据《公路土工试验规程》（JTJ051-93）中对公路工程用土的分类标准，该填料土体属于粗粒土。12 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析图2-2填料粒径分配曲线图2.3.2填料的液塑限土的塑性指数能够在一定程度上综合反映影响土性特征的各种因素，因此，在颗粒分析试验结果的基础上，进行界限含水率试验，测定填料的液塑限数据，对填料土样进行定性分类。根据联合测定仪法测得的数据，绘出图2-3，如下图所示。由试验测得液限WL=30.7%，塑限为ωp=21.4%，得出填料的塑性指数为9.3。根据《公路工程地质勘查规范》(JTGC20-2011)中对土的分类标准，划定该填料土样属于砂性土。图2-3圆锥下土深度与含水率关系曲线13 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析2.3.3填料的击实特性在公路工程建设中，填土的压实度常常是现场施工质量控制的重点和难点，该指标不但会影响路基路面施工质量，而且对路堤的承载能力、变形和稳定性产生重要影响。路堤的压实特性由最优含水率和最大干密度反映，因此，对现场取样的填土进行击实试验，将测出的含水率和干密度绘制成图2-4所示。从图中可看出，在击实作用下，土体发生形变，粒间结构发生调整，当土体中含水率增大达到峰值时，粒间引力减弱，结合水膜变厚，润滑作用加强，土粒间相对移动显著，土体达到最佳密实状态，此时可得到土体的最优含水率ωop=21.42%，最大干密度3ρdmax=1.9g/cm。图2-4填料干密度与含水率的关系曲线2.4填料力学性质试验结果分析根据室内物理试验的结果，对现场取样的填料土样进行力学试验，测定其力学性能参数。基于《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）中对高填方路堤的压实度要求，制备含水率为21.42%左右、压实度为96%（路床）的试样进行压缩固结和直剪试验。由于试验方案的周期为360天，为减小试验误差和外界因素干扰，提高试验的准确度，将室内温度控制在25℃，湿度在91%左右，无光照的干燥环境下进行。2.4.1填料的固结变形特性高填方路堤填料经过压实后，在外界荷载的作用下，填料土体会产生压缩变14 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析形，其形变量大小直接影响路堤的变形量和稳定性，因此，填料的变形特征是衡量路堤质量的一个重要指标。本文室内固结试验主要研究填料土样的一维变形特性，将试样分别施加100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的竖向压力，进行固结试验，得到时间与压缩量的关系曲线，如图2-5所示。图2-5不同荷载下时间与土体压缩量的关系曲线从图中可以看出，在施加竖向压力的初期，土体中的水和气体逐渐被排出，孔隙体积减小，土粒之间重新排列，互相挤紧，土体的压缩量较大，变形速率较快。随着时间的增加，土体的变形速率缓慢，变形量逐渐减小。在施加荷载压力20分钟到100分钟期间，土体的压缩变形很小，曲线趋近于直线。随着竖向压力的增大，填料土样的稳定时间随之加快。在土粒固结变形的过程中，土体的压缩量与其所承受的竖向荷载大小呈非线性正相关性。2.4.2填料的抗剪强度在工程中，滑动破坏是路堤边坡破坏的主要形式之一，造成土体滑动失稳的主要原因是由于土体内部的某个滑动面上的剪应力达到了其剪切强度，破坏了土体的稳定平衡状态。土体的抗剪强度参数主要是由粘聚力c和内摩擦角φ来体现，本文通过快剪试验来确定填料的抗剪强度参数，其结果如下图所示。15 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析300250P1=100KPa200KPa）P2=200KPa150P3=300KPaP4=400KPa应力（100剪5000100200300400500600剪切位移（0.01mm）（a）固结压缩0天后剪应力与剪切位移关系曲线300250P1=100KPa200P2=200KPaKPa）P3=300KPa150P4=400KPa应力（100剪5000100200300400500600剪切位移（0.01mm）（b）固结压缩14天后剪应力与剪切位移关系曲线350300250P1=100KPaP2=200KPa200P3=300KPa150P4=400KPa应力（PKa）100剪5000100200300400500600剪切位移（0.01mm）（c）固结压缩28天后剪应力与剪切位移关系曲线300250200P1=100KPaP2=200KPa150P3=300KPa应力（PKa）100P4=400KPa剪5000100200300400500剪切位移（0.01mm）（d）固结压缩90天后剪应力与剪切位移关系曲线16 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析250200）P1=100KPa150P2=200KPaP3=300KPa100P4=400KPa应力（KPa剪5000100200300400500剪切位移（0.01mm）（e）固结压缩180天后剪应力与剪切位移关系曲线300250200P1=100KPaKPa）P2=200KPa150P3=300KPa应力（100P4=400KPa剪5000100200300400500剪切位移（0.01mm）（f）固结压缩360天后剪应力与剪切位移关系曲线图2-6固结压缩不同周期后剪应力与剪切位移关系曲线由图2-6中可知，在施加水平剪力的初始阶段，土体受到垂直压力的作用，快速产生剪应力，同时产生相应的剪切位移，其变化速度较快，曲线斜率较大，并呈现快速增长的趋势，不同的垂直压力下产生的剪应力的大小与垂直压力呈正相关性。随着剪切位移的增大，曲线趋于平缓，斜率逐渐减小，剪应力的增长速率随之变小，承受垂直应力较小的土样很快达到最大剪应力，并趋于固定，而承受较大垂直压力的土样仍会慢速增长，直至到达其最大剪应力。由图（a）~（f）可知，随着固结时间的增加，不同周期下到达最大剪应力的速率有快慢的区别。土体压缩固结一定周期后，较初始状态（0d）的四条剪应力与剪切位移曲线有聚拢的趋势，且在相同的剪切位移的情况下，固结时间较长的土体在不同的竖向压力下的剪应力差距较小。在快剪的初期，在相同的竖向应力下，对比发现固结压缩时间短于90天的土样，剪应力的增长速度较压缩固结90天后的试样较慢，这是由于随着压缩固结时间的增长，填料粒间的粘结力逐渐减小，土体内颗粒移动难度减小，对水平剪力的反应速度较快。17 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析10080KPa）600d14d40应力（28d剪90d20180d360d0050100150200250300350400450剪切位移（0.01mm）（a）100kPa竖向压力下剪应力与剪切位移关系曲线1801601401200dKPa）10014d8028d6090d应力（180d剪40360d2000100200300400500剪切位移（0.01mm）（b）200kPa竖向压力下剪应力与剪切位移关系曲线2502001500d14d100应力（KPa）28d剪90d50180d360d0050100150200250300350400450剪切位移（0.01mm）（c）300kPa竖向压力下剪应力与剪切位移关系曲线3503002502000d14d15028d应力（KPa）10090d剪180d50360d0050100150200250300350400450500剪切位移（0.01mm）（d）400kPa竖向压力下剪应力与剪切位移关系曲线图2-7不同竖向压力作用下剪应力与剪切位移关系曲线18 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析图2-7显示了经过周期为360天的固结压缩，选取0天、14天、28天、90天、180天、360天为主要时间节点进行快剪试验，分析不同垂直压力下，时间效应对剪应力与剪切位移关系曲线的影响规律。从图中可以看出，在相同的垂直压力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线有明显上升的趋势，且呈现出先期变化速率较快，后期慢慢趋于稳定状态，达到剪应力最大值后，土样被剪切破坏。比较主要时间节点的剪应力与剪切位移关系曲线可以发现，随着压缩固结的时间加长，土样所能达到的最大的剪应力会逐渐增大，说明时间效应对土体的剪应力有着显著的影响。在整个试验周期内，图形数据显示出14天、28天、90天这三条曲线都呈现聚拢接近的状态，其差异性变化较小，0天与14天这两条曲线变化幅度较大，说明填料土体在前期受压时，时间效应的影响效果较为明显。将图（a）~（d）进行比较可以发现，随着竖向压力的增大，不同周期的剪应力与剪切位移关系曲线有互相接近的趋势，能达到的最大剪应力仍存在大小差异，可以推测不同的竖向压力对固结压缩的填料土体有一定的影响。2.5填料主要参数时效性分析在公路工程的建设过程中，由于施工工期较长，路堤填料在经过压实后，会受到周围复杂的水文地质环境的影响，加之投入运营使用后，车辆荷载及外界环境的协同作用，填料各物理力学参数较初始状态有不同程度的差异变化，进而对路堤的整体稳定性造成一定的影响，因此，基于室内试验的数据结果，综合分析时间效应对路堤填料物理力学参数的影响效果。2.5.1时间效应对填料含水率ω的影响对填料土样进行不同周期的压缩固结后，取0天、3天、7天、10天、14天、28天、60天、90天、120天、180天、270天、360天的试样进行含水率试验，整理数据如下。19 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析图2-8填料含水率ω与时间的关系曲线由上图可知，时间效应对填料的含水率影响效果较为显著，随着时间的增加，含水率逐渐减小。在压缩固结的前20天内，曲线呈快速下降的趋势，且曲线下降斜率较大，说明在压缩固结前期，时间效应对填料含水率的影响效果明显。在压缩固结的中期，曲线逐渐平缓下降，直至试验后期，曲线趋于平滑。这是由于填料试样在初期受到固结压力，土粒间的部分气体和水快速的排出，土粒调整位置，重新排列，互相挤紧，含水率会减小较快，随着时间的增加，土中孔隙体积减少的速度逐渐减慢，含水率减小的速度也随之减慢。经过360天的固结压缩，与初始状态相比，含水率减小了8.3%。2.5.2时间效应对填料变形参数的影响根据压缩固结试验的数据，分析整理出填料变形参数与时间的关系曲线，选取压缩固结前期的0天、1天、14天、28天、56天五个时间节点与压缩量s和孔隙比e的进行分析，得出各自的关系曲线，如下图所示。图2-9填料压缩量s与时间的关系曲线20 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析图2-10填料孔隙比e与时间的关系曲线由图2-9可以看出，填料的压缩量s与时间是呈正相关的关系，在填料试验受到竖向压力的瞬时，土体的压缩量立刻做出反应，变化量较大，曲线斜率较大。经过1天的固结稳定，填料试验随时间的增加其压缩量会发生小幅度的减小。图2-10显示时间效应对填料土样在一定的范围内影响较为显著，在土体发生瞬时沉降时，土体内的气体和水被挤出，孔隙体积变小，孔隙比随之变大。对比图2-9和图2-10可以发现，填料变形参数受到土体的时效性影响在荷载施加初期显著，后期会逐渐加强，直至到达土体的最大变形量后土体趋于破坏。经过360天的固结压缩，与初始状态相比，孔隙比减小了5.8%。2.5.3时间效应对填料粘聚力c的影响将不同周期（以0天、14天、28天、90天、180天、360天为主要时间节点）的快剪试验的数据整理，得到填料粘聚力c与时间的关系曲线，如下图所示。图2-11填料粘聚力c与时间的关系曲线从图2-11中可以看到，随着时间的增加，曲线整体呈现上升趋势，曲线斜率由大变小，整体上升趋势逐渐减弱，说明时间效应对土体固结压缩前期的强度有21 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析比较大的影响作用。填料土体内颗粒经过180天的压缩固结达到新的平衡，此时强度接近最大，粘聚力的变化随之减小，变化幅度趋于平缓，说明时间效应对填料土体的粘聚力变化有一定的影响。经过360天的固结压缩，与初始状态相比，粘聚力增长了8.8%。2.5.4时间效应对填料内摩擦角φ的影响通过整理快剪试验测得的数据，得到填料强度参数内摩擦角φ在0天、14天、28天、90天、180天、360天的变化曲线，如图2-11所示。图2-12填料内摩擦角φ与时间的关系曲线从图2-12中可以看出，内摩擦角φ随着时间的增加，整体呈现上升的趋势。曲线在初期的斜率较大，曲线近似一条直线；随着时间的增加，曲线斜率逐渐减小，内摩擦角的增长速度趋于平缓，说明时间效应对内摩擦角φ的影响效果在初始阶段较为明显。经过360天的固结压缩，与初始状态相比，内摩擦角增长了7.1%。2.6本章小结本章基于对G320国道芦溪境内部分病害路段（K1045+230）路堤填料进行室内试验，测定填料的基本物理性质参数，以及不同时间效应下填料的力学性质参数，通过对实验数据的整理分析，建立了时间效应与填料的含水率、孔隙比、粘聚力和内摩擦角之间的关系，得到以下结论：（1）通过室内颗分、界限含水率试验和重型击实试验确定该填料为砂性土，土体中的细颗粒具有一定的可塑性。（2）填料的变形指标和抗剪强度指标随时间推移，均呈非线性增长趋势，从22 南昌航空大学硕士学位论文第二章高填方路堤填料时效性试验分析曲线曲率变化情况来看，该增长表现出先快后慢的趋势，最后趋于稳定。（3）路堤填料的含水率和孔隙比与时间呈非线性负相关性，填料压缩固结1年后，与初始状态相比，分别减小了8.3%和5.8%；填料的抗剪强度参数随时间的推移逐渐增大，与初始状态相比，和内摩擦角φ压缩固结1年后分别增长8.8%和7.1%，可见，粘聚力c对时效性的影响作用较内摩擦角φ更为敏感。23 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析高填方路堤填料在投入运营后出现的自密变形常常是公路不均匀沉降的重要组成部分。超限的不均匀沉降可能会引起路面开裂、路面结构破坏、纵向线形不连续、路堤剪切破坏等现象，对行车安全度及舒适程度造成很大的影响。从第二章研究成果来看，路堤填料的变形性能指标随时间会发生一定程度的变化，进而影响路堤的变形演化规律。本章基于室内试验得到的物理力学参数数据，借助岩土工程分析软件GeoStudio中SIGMA/W模块，建立有限元分析模型，系统分析路堤填料物理力学参数的时效变化对高填方路堤变形的影响情况，为揭示路堤病害的诱发因素、预测路堤变形发展趋势、合理选定预防性养护时机提供一定的理论支持。3.1有限元模型的建立3.1.1变形模型的建立本文以G320国道芦溪境内部分病害路段（K1045+230）路堤填料作为研究对象，借助岩土应力变形分析通用软件GeoStudio中SIGMA/W模块进行仿真模拟分析，有限元分析模型如图3-1所示。模型中下卧岩层高度为10m，路基高度为6m，路堤填方高度为18m，坡度为1:1.5。根据《公路路基施工技术规范》（JTGF10－2006）的相关要求，对路堤进行分层填筑，每层填筑高度为3m，共填筑6层。图3-1稳定性分析模型3.1.2高填方路堤变形分析基本假定为准确反映填料物理力学参数时效变化对路堤稳变形的影响效果，对分析模24 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析[35]型做出如下假定：（1）模型中的路堤填料为各项同性的均质填料。（2）路堤填料的变形是在自重作用下产生的，不考虑路堤外界降雨和地下水对路堤变形的影响。（3）基于《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）中对高填方路堤的压实度要求，分层填筑的压实度为96%。（4）边界条件：两侧施加X方向约束，底部施加X，Y方向约束。3.1.3Mohr—Coulomb本构模型土体是一种受到外部荷载会发生形变的复杂建筑材料，由于其形变具有非线性、非弹性、流变性、塑性体积应变、剪胀性等特点，因此需要建立可以准确表达出土体应力与变形之间的关系、反映土料的应力－应变（－时间）关系的数学模型，即土的本构模型。本章的有限元分析是基于GeoStudio中SIGMA/W模块进行的，SIGMA/W模块是用于岩土结构中的应力和变形分析的专业软件，可以求解[36]线弹性变形问题、高度复杂的非线性弹塑性问题，因此，对模块中使用的本构模型进行简单的介绍。在弹塑性模型中有一种经典的表示弹性和理想塑性之间关系的模型，是由Coulomb（1773年）基于土的摩擦试验、压剪试验和三轴试验基础上，提出了库仑破坏准则的一种理想弹塑性模型。SIGMA/W模块使用Mohr—Coulomb屈服准则作为理想弹塑性模型的屈服函数，下式给出用主应力项表达的Mohr—Coulomb准则的一般形式。JI21FJsin()cos()sinsinccos23333其中：12222应力偏张量的第二不变量：J[()()()]；2xyyzzxxy6dddd2应力偏张量的第三不变量：J；3xyzzxy应力张量的第一不变量：I；1xyz1133J3罗德角：cos；内摩擦角：；土的黏聚力：c32J2/32弹性和理想塑性之间关系的模型的应力-应变曲线呈现弹性和塑性两部分区域25 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析曲线，在屈服点之前，应力与应变成正比；在屈服点之后，应力-应变曲线呈现斜率为零的完全水平状态。在Mohr—Coulomb模型中，不能将土的弹性阶段和塑性阶段分开考虑，一般[37]假定土的总应变及其增量为可恢复的弹性变形和不可恢复的塑性变形两部分，即：epddde只有弹性应变增量d能引起应力变化，经过迭代转化，可以得到应力增量和应变增量的关系：dCCdep式中：GFCeCeC；pFGCeG为塑性势函数；F为屈服函数。Mohr—Coulomb模型对多数土证明是有效的，因此广泛应用于分析和解决一般岩土体的力学行为，尤其是土体稳定性相关的工程问题。但该模型在破坏面有尖角，而且忽略了中主应力的影响，需要进一步的优化。23.1.4变形模型参数的选定参考相关工程地质勘察报告，结合现场的实际环境情况和室内试验的数据，对有限元分析模型中填料参数取值见表3-1：表3-1稳定性分析模型中填料物理参数表变形模量黏聚力内摩擦角重度泊松比名称E/(MPa)c/kPa/(º)/(kNm3)d下卧岩层100——220.23路基土324030190.32路堤土25.720.6919.41180.3026 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析3.1.5模型正确性的验证本文的有限元分析是基于假定进行模拟分析，其可行性有待验证。故根据相[38]关文献，得到成-南高速公路K52+000路段的工程地址勘察报告数据，基于本文中有限元分析模型进行计算分析，对比模型模拟得到的结果与文献实际监测的数据是否保持一致性，验证模型的可行性及合理性，为后文有限元分析结果的正确性做一个验证基础。将文献中的数据导入模型中，得到该路段模拟300天的累计沉降值与最小安全系数Fs，并与实际检测的沉降值进行对比，如图3-2、图3-3所示。图3-2路堤沉降实测值与模拟值对比图(a)监测20天稳定云图（Fs=1.244）(b)监测280天稳定云图（Fs=0.96）图3-3路堤随时间变化稳定云图从对比图可以看出，模型模拟出的沉降值与实际监测的数据相吻合，误差在允许的范围内；模拟路堤稳定状态的云图也符合实际工程情况，因此，本文的数值模拟可根据该模型进行计算分析。27 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析3.2单一参数影响下高填方路堤时效变形分析路堤填料物理力学参数是影响路堤路用性能的关键因素，在一定程度上决定路堤施工阶段的质量以及运营阶段的安全。根据第二章室内试验的分析结果可知，时间效应对填料物理力学参数产生差异性的影响，针对典型的粘性土物理力学参数（含水率ω、变形模量E、粘聚力c和内摩擦角φ）进行单因素模拟分析，探究在不同因素的时效变化下路堤的变形规律，为预测工后沉降提供可靠的数据资料。3.2.1填料含水率ω的时效性分析含水率与非饱和土的工程性质有密切的关系，在自密沉降的作用下，路堤填料的含水率随时间不断地变化，对路堤变形演化发展产生时效性影响。结合室内试验测出的不同周期下含水率数据，建立单因素分析模型，探究填料含水率时效变化对高填方路堤变形的影响效果，计算结果如图3-4和图3-5所示。(a)填筑0周路堤竖向变形等值线图(b)0~2周内路堤竖向变形等值线图(c)2~4周内路堤竖向变形等值线图(d)4~13周内路堤竖向变形等值线图28 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(e)13~26周内路堤竖向变形等值线图(f)26~52周内路堤竖向变形等值线图图3-4含水率ω时效影响下路堤竖向变形等值线随时间变化图由图3-4可知，随着时间的增加，等值线分布逐渐密集，路堤竖向变形在不同时间段内的增长量逐渐减小，整体沉降量逐渐增加。对比图（a）~（c）可以看出，完成路堤分层填筑后，在瞬时沉降的作用下，路堤中心线处出现最大的竖向沉降量；如图（d）所示，经过4周后，路堤上部填料在自重作用下，很快达到固结状态，上部路堤沉降变形较大，最大沉降达0.07m；如图（e）、（f）所示，在固结沉降的13~52周内，最大变形量等值线有减小的趋势，说明随着含水率的减小，路堤土体竖向变形速度在逐渐变缓慢，含水率时效变化在路堤土体压缩固结的前期对竖向变形影响效果显著。(a)填筑0周路堤水平变形等值线图(b)0~2周内路堤水平变形等值线图(c)2~4周内路堤水平变形等值线图(d)4~13周内路堤水平变形等值线图29 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(e)13~26周内路堤水平变形等值线图(f)26~52周内路堤水平变形等值线图图3-5含水率ω时效影响下路堤水平变形等值线随时间变化图通过图3-5可以看出，路堤两侧的水平变形显著大于与路堤中部的水平变形，且侧向位移集中出现在路堤下部区域。在含水率时效变化的情况下，路堤水平变形整体呈现快速变化，后逐渐趋于平稳。由图（a）、（b）可知，在固结前期，路堤侧向位移逐渐变大，出现最大变形量达0.035m；如图（d）~（f）所示，随着时间的增加，等值线图没有出现较大变化，水平变形趋于稳定。3.2.2填料变形模量E的时效性分析填料土体在固结沉降的过程中，随着上部压实填料作用力的增加，填料粒间的水和气体逐渐排出，变形模量随着时间逐渐增大，对路堤的变形产生一定的影响。图3-6和图3-7分别表示在52周内，路堤竖向沉降和侧向变形随路堤填料变形模量E时效变化的等值线图。(a)填筑0周路堤竖向变形等值线图(b)0~2周内路堤竖向变形等值线图30 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(c)2~4周内路堤竖向变形等值线图(d)4~13周内路堤竖向变形等值线图(e)13~26周内路堤竖向变形等值线图(f)26~52周内路堤竖向变形等值线图图3-6压缩模量E时效影响下路堤竖向变形等值线随时间变化图对比图3-6中不同周期下沉降量等值线可知，随着时间的增加，路堤顶部中心线处的竖向沉降逐渐增大，增大幅度逐渐减小。如图（c）所示，在分层填筑完成后，从第2周开始，路堤竖向变形等值线图分布变密集，路堤累计竖向变形量增加了0.02m；如图（e）所示，随着路堤填料固结压密逐渐趋近稳定，累积沉降量虽逐渐增加，但竖向变形增加量随时间的增加逐渐减小，增加速度逐渐减慢，在13周的固结沉降周期内，路堤中心线最大沉降量增加0.005m，涨幅微弱。(a)填筑0周路堤水平变形等值线图(b)0~2周内路堤水平变形等值线图31 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(c)2~4周内路堤水平变形等值线图(d)4~13周内路堤水平变形等值线图(e)13~26周内路堤水平变形等值线图(f)26~52周内路堤水平变形等值线图图3-7压缩模量E时效影响下路堤水平变形等值线随时间变化图图3-7反映出填料变形模量E时效变化对路堤水平变形增加量的影响效果不显著，累计水平变形量与初始路堤变形量相比涨幅较小。对比图（a）~（f）中等值线分布位置可以发现：在路堤整体高度约1/4~1/3处，路堤的水平变形较为集中，侧向位移突出，水平变形量较大。随着填料变形模量的逐渐增大，路堤最大侧向位移量有增加的趋势，侧向位移增加量不明显，整体涨幅偏小。3.2.3填料粘聚力c的时效性分析粘性土的粘聚力c是土体抗剪强度的重要参数，能准确反映粘性土在非饱和状态下的力学特性。考虑建立粘聚力c时效变化与路堤变形关系的分析模型，在假定其他参数保持不变的情况下进行模拟计算，其结果如下图3-8和图3-9所示。(a)填筑0周路堤竖向变形等值线图(b)0~2周内路堤竖向变形等值线图32 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(c)2~4周内路堤竖向变形等值线图(d)4~13周内路堤竖向变形等值线图(e)13~26周内路堤竖向变形等值线图(f)26~52周内路堤竖向变形等值线图图3-8粘聚力c时效影响下路堤竖向变形等值线随时间变化图由图3-8可知，在粘聚力时效变化的作用下，经过13周的压密固结，路堤竖向等值线图逐渐呈现密集分布状态。在压密固结过程中，随着时间的增加，粒间的孔隙体积减小，粒间结构得到加强，抗剪强度增大，粘聚力随之变大，但路堤的沉降增量没有得到较大的变化，累计沉降量有小幅度的增加，整体反映粘聚力时效变化对路堤竖向变形的影响效果不显著。(a)填筑0周路堤水平变形等值线图(b)0~2周内路堤水平变形等值线图33 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(c)2~4周内路堤水平变形等值线图(d)4~13周内路堤水平变形等值线图(e)13~26周内路堤水平变形等值线图(f)26~52周内路堤水平变形等值线图图3-9粘聚力c时效影响下路堤水平变形等值线随时间变化图由图3-9可以看出，在仅考虑土体自重作用的情况下，粘聚力时效变化与路堤水平变形之间有良好的关系。如图（a）~（d）所示，在自密沉降的0~13周内，等值线变化比较明显，最大侧向位移增加量的速度减慢；13~52周中，侧向位移变化量较初期变化量小，整体水平变形趋于稳定。3.2.4填料内摩擦角φ的时效性分析在不考虑上部荷载作用和外界环境变化的影响，粘性土的内摩擦角随时间的增加逐渐增大，粒间表面摩擦力变大，咬合能力增强，对路堤的变形有一定积极作用。基于第二章室内试验的数据，对内摩擦角φ的时效与路堤变形规律进行分析，模拟计算结果如图3-10和图3-11所示。(a)填筑0周路堤竖向变形等值线图(b)0~2周内路堤竖向变形等值线图34 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(c)2~4周内路堤竖向变形等值线图(d)4~13周内路堤竖向变形等值线图(e)13~26周内路堤竖向变形等值线图(f)26~52周内路堤竖向变形等值线图图3-10内摩擦角φ时效影响下路堤竖向变形等值线随时间变化图由图3-10可知，路堤的竖向变形等值线由外向内逐渐减小，整体竖向变形量在呈现增加的状态。如图（a）~（c）所示，在压密固结的前4周内，等值线有逐渐密集的趋势，沉降量增加速度逐渐减缓；如图（d）~（f）所示，4~26周路堤沉降等值线没有发生较大的变化，整体竖向位移趋于稳定，变化量不明显。(a)填筑0周路堤水平变形等值线图(b)0~2周内路堤水平变形等值线图35 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(c)2~4周内路堤水平变形等值线图(d)4~13周内路堤水平变形等值线图(e)13~26周内路堤水平变形等值线图(f)26~52周内路堤水平变形等值线图图3-11内摩擦角φ时效影响下路堤水平变形等值线随时间变化图图3-11所示在内摩擦角φ时效影响下，路堤水平变形等值线图沿路堤中心线呈轴对称状态，路堤两侧的水平变形明显大于与路堤中部。随着时间的增加，路堤两侧变形范围明显扩大，具有向路堤中部移动的趋势。对比图（e）、（f）可以发现，在固结沉降的后期，路堤侧向位移的变形量趋于平缓，在39周内，最大侧向位移增加0.008m。3.2.5不同参数影响效果的对比分析通过上一节的有限元建模分析，得到填料的含水率ω、变形模量E、粘聚力c和内摩擦角φ时效变化对高填方路堤变形的差异性的影响效果。为了控制高填方路堤在施工阶段的变形，预测工后沉降量，防止出现变形破坏现象，并确定预防性养护的时机以及补救措施方案的选择，分别将不同参数时效变化下的竖向和水平方向的累计沉降量绘制如下图所示，将模拟结果进行对比分析，找出影响路堤变形的主次因素。36 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析图3-12不同参数下累计竖向位移随时间的变化曲线图图3-12表示根据单因素有限元分析模型得到的不同参数影响下累计竖向沉降量与时间的关系曲线图，由图中四条曲线的变化趋势可以看出，路堤竖向变形与时间的非线性的正相关性，即随着时间的增加，路堤竖向变形呈现逐渐增大的趋势。曲线整体的增长速度由快到慢，最终趋于平缓。其中在固结沉降的前6周，含水率ω时效性影响下竖向变形量最大，变形速度最快，到52周时，竖向变形量达120.6mm；变形模量E的时效影响下，曲线整体变化最为明显，路堤上部累计最大沉降量达130.39mm，是参数变化影响下路堤竖向变形量最大值，说明在一定范围内变形模量E的时效变化对路堤竖向变形影响较大；粘聚力c和内摩擦角φ的影响效果略差，曲线从16周后趋于直线，沉降量没有出现较大增长，说明路堤竖向变形量对填料的抗剪强度时效变化的影响不敏感。因此，为防止工后出现较大的沉降量，可以通过增加碾压次数等方法，增大路堤填料的变形模量，控制填料含水率的变化，防止路堤竖向变形出现继续恶化的现象。图3-13不同参数下累计水平位移随时间的变化曲线图图3-13表示根据单因素有限元分析模型得到的不同参数影响下侧向位移与时间的关系曲线图，与图3-12相比，路堤的侧向位移变化量相对较小。路堤侧向位37 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析移随时间的增加逐渐增大，含水率ω时效变化在初期对路堤水平变形影响效果显著，曲线后期发展平缓，水平变形趋于稳定；在变形模量E时效变化影响下，路堤最大水平变形量为45.82mm，为参数影响效果中不显著因素，说明路堤水平变形对变形模量E时效变化不敏感；抗剪强度（粘聚力c和内摩擦角φ）对路堤水平位移影响效果显著，最大水平变形量分别为46.98mm和48.21mm。因此，当高填方路堤在施工和运营阶段出现较大的侧向位移，可设法提路堤填料的抗剪强度、控制填料含水率，防止在外界荷载作用下，侧向位移发生剧烈变化，路堤出现侧向变形失稳现象。3.3多参数综合作用下路堤时效变形分析路堤填料的物理力学参数随着时间发生变化，在外界荷载作用和地质水文环境的共同作用下，填料各物理力学参数同时发生差异性的变化，各参数之间的相互作用对路堤的变形特性产生重要影响。在考虑多参数综合作用的情况下，建立有限元分析模型，揭示路堤填料时效变化与路堤变形规律之间的关系。3.3.1时间效应对路堤竖向变形影响分析高填方路堤竖向变形过大时，产生较大不均沉降，导致路面出现纵向线形不连续、路面开裂、路堤剪切破坏等现象，对行车安全造成很大的影响。路堤填料在多参素综合作用下的竖向变形等值线分布情况如图3-14所示。(a)填筑0周后路堤竖向变形等值线图(b)0~2周内路堤竖向变形等值线图38 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析(c)2~4周内路堤竖向变形等值线图(d)4~13周内路堤竖向变形等值线图(e)13~26周内路堤竖向变形等值线图(f)26~52周内路堤竖向变形等值线图图3-14多参数作用下路堤竖向变形等值线图图3-14显示的是对路堤进行周期为52周的固结沉降模拟后，选取主要时间节点呈现出不同时间周期下的竖向变形等值线图。在分层填筑完成后，路堤填料在自重作用下发生了瞬时沉降，路堤中心线位置处的竖向变形量最大，沿着路堤顶部往下变形量逐渐减小，整体等值线与堤顶中线成对称分布。随着时间的增加，土体压缩固结的速率变慢，路堤竖向变形增加量逐渐减小，累计沉降量逐渐增加。与单一因素等值线图对比可以看出，多因素的综合作用对路堤沉降速度和沉降量都有加速的趋势，累计沉降量为137.8mm。图3-15路堤累计竖向变形量与时间的关系由图3-15可知，多因素时效变化对高填方路堤变形有显著的影响效果，曲线39 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析整体呈现与时间非线性负相关性。在0~4周内，路堤整体沉降速度较快，竖向变形80mm左右；8~20周期间，整体累计沉降25mm左右，沉降速度减缓；20~52周期间，沉降量不到15mm，曲线趋于直线，曲线斜率变小。与单一因素水平变形等值线相对比，在自重作用下，多因素综合作用在初期的影响效果比后期显著。3.3.2时间效应对水平方向变形影响分析当路堤上部承受荷载作用力过大时，路堤土体内产生横向挤压力，导致路堤两侧土体出现挤出破坏现象。填料物理力学参数随时间不断的变化，多参数的综合作用可能导致填料工程性能急剧劣化，因此，有必要针对多参数时效变化与路堤水平变形之间的关系进行分析研究。有限元模型计算结果如图3-16所示。(a)填筑0周路堤水平变形等值线图(b)0~2周内路堤水平变形等值线图(c)2~4周内路堤水平变形等值线图(d)4~13周内路堤水平变形等值线图(e)13~26周内路堤水平变形等值线图(f)26~52周内路堤水平变形等值线图图3-16多参数作用下路堤水平变形等值线图40 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析从图3-16中可以看出，不同周期下等值线图均显示水平变形量集中出现在路堤下部处。路堤水平方向位移量较竖向位移量小，且变化幅度不大。0~13周内，变形等值线相对集中，水平变形量变化较大；随着时间间隔的增加，土体压缩固结速度变缓慢，水平差值位移量逐渐减小，13~52周的水平最大位移量增加5mm。与单一因素影响下等值线分布图相比，都在靠近路堤下部1/4~1/3高度处出现侧向位移最大值，但多因素综合作用下侧向位移变化量较大，变化速度较快，多因素的综合作用效果较明显。图3-17路堤累计水平变形量与时间的关系由图3-17可以看出，随着时间的增加，路堤的水平位移呈现非线性的正相关性，说明在仅考虑路堤土体自重作用的情况下，时间效应对水平变形有一定影响效果，与竖向位移影响效果相比，影响程度不是很大。由于在土体固结沉降初期，水平位移变化幅度较大，因此在路堤施工过程中，应在填筑完成后土体完成固结沉降初期控制路堤变形量，防止出现较大的水平变形。3.4本章小结本章基于第二章填料物理力学指标随时间的变化情况，结合G320国道芦溪境内K1045+230路段的实际情况，对不同参数时效变化情况下，路堤的变形规律以及不同参数改变对路堤变形规律的影响程度进行了分析研究，主要得到如下结论：（1）从路堤沉降变形组成情况来看，路堤的竖向时效变形量约为水平变形量的3倍。路堤竖向变形最大值位于路堤顶部中心线处，竖向变形等值线沿路堤横断面呈“盆形”；路堤的水平变形集中在路堤的两侧，靠近路堤下部1/4~1/3高度处的侧向位移最大。（2）路堤填料的含水率ω、变形模量E、粘聚力c和内摩擦角φ时效变化对高填方路堤的变形有一定程度的影响。其中，变形模量E时效变化对竖向变形影41 南昌航空大学硕士学位论文第三章填料参数时效变化对高填方路堤变形规律影响分析响效果显著；填料抗剪强度（粘聚力c和内摩擦角φ）的时效变化会对路堤的侧向变形影响明显。填料的含水率ω对路堤变形有双重影响效果，在施工过程中，应控制含水率对路堤变形的影响。（3）多因素综合作用对路堤变形的影响规律与单一因素作用下的变形规律相同，但路堤变形速度和变形量的大小都有明显增加的趋势。42 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析影响路堤稳定性的因素很多，包括路堤填料性质、边坡坡度、地基性质、降雨入渗、路堤压实、设计标准、施工方法、车辆荷载等。在影响路堤稳定性的各因素中，有的因素对路堤稳定性影响是主观原因造成的，如路堤压实、设计标准、施工方法、车辆荷载等，可以通过人为方法进行调整的；有的因素随时间的推移对路堤稳定性的影响程度产生变化，如填料性质、降雨入渗等。由第二章室内试验研究结果可知，时间效应对高填方路堤填料物理力学参数的影响较为显著。因此，基于第三章中对填料时效性变化与路堤变形之间关系研究成果的基础上，本章结合室内试验的数据，运用有限元软件GeoStudio中SLOPE/W模块对G320国道芦溪境内K1045+230路段进行建模分析，研究高填方路堤填料的时效变化对路堤稳定性的影响效果，为评估路堤的健康状态、确定潜在的失稳破坏范围、掌握后期公路预防性养护重点提供有效的理论支撑。4.1极限平衡理论极限平衡法具有代表性的岩土稳定性分析方法，也是目前目前工程中应用较广的一种方法。其主要内容是基于摩尔—库仑强度准则的基础上，采用条分法，将边坡滑动体划分成若干垂直刚性土条，把划分出的垂直土条看成单个个体，分别建立力和力矩的平衡方程，求解安全系数，确定岩土体稳定程度。由于极限平衡法在分析边坡土体稳定性时会有较多的基本假定，在求解平衡方程时忽略快块体间的作用力，变成一个静定的问题，通过分析岩土体在破坏时瞬间的平衡来求[39]得边坡安全系数。极限平衡法的发展方向主要是对计算方法进行优化，不同方法的区别在于对土条间作用力各种假设，其基础都是建立在摩尔—库仑准则上。针对不同的极限平衡法的特征汇总整理如下表4-1所示。表4-1各种极限平衡法的主要特征及假定条件极限平衡竖向水平向力矩条间作用滑裂面条间作用力假定土类条分法力平衡力平衡平衡力方程形状[40]瑞典法是否是不计条间作用力无圆弧形均质土[41]简化Bishop法是否是不计条间剪切作用力无圆弧形均质土条间作用力合力任意土[42]简化Janbu法是是否无任意形状方向为水平（分层土）43 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析条间作用力合力[43]Spencer法是是是f(x)0.1任意形状任意土方向平行Morgenstern条间合力方向是是是任意f(x)任意形状任意土[44]-Price法为函数变化关系条间合力方向[45]陆军工团法是是否特定f(x)任意形状—为平均坡度Lowe-条间合力方向为土条底是是否特定f(x)任意形状—[46]Karafiath法部倾角和顶部倾角的均值土条侧面也达到[47]Sarma法是是是f(x)0.1任意形状任意土极限平衡状态条间合力方向与[48]不平衡推力法是是否任意f(x)任意形状任意土上一土条底面平行岩土体结构稳定性问题在理论上属于高次超静定的问题，极限平衡法将复杂的岩土体稳定性问题化成简单的单体条块化，将其化成静定的问题进行求解，直接清晰的给出岩土体的的安全系数、稳定状态及潜在滑动面形状和位置，因此，被广泛的运用在工程分析中。目前，极限平衡法是基于“理想”状态下进行分析，当对条块间作用力的假定存在不同的定义时，安全系数会有不同程度是的差异变化，因此，仍存在很多值得改进的地方。4.2有限元模型的建立本章稳定性分析基于上一章对高填方路堤模型变形分析的基础上进行的，因此，借助边坡结构稳定性分析通用软件GeoStudio中SLOPE/W模块进行仿真模拟分析，仍以G320国道芦溪境内K1045+230路段路堤填料作为研究对象，有限元分析模型如图3-1所示，具体模型参数取值、基本假定与3.1小节相同，在此不再累述。4.3单一参数影响下高填方路堤时效稳定性分析为准确分析填料不同物理力学参数对路堤稳定性影响效果的差异性，结合第二章室内试验的数据，选取典型参数含水率ω、变形模量E、粘聚力c和内摩擦角φ作为研究因素，分别针对不同参数进行建模分析，研究在时间效应下不同参数因素对高填方路堤稳定性的影响程度。4.3.1填料含水率ω的时效性分析含水率是填料物理力学性能的决定性因素之一，在一定程度上能反映土体颗44 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析粒间的结构形态，粘性土含水率大小影响其抗剪能力的强弱，对路堤稳定性有重要的作用。因此，将含水率ω看成一个变化的单因素，研究时效性变化下路堤稳定性的变化情况，具体模拟结果如下图4-1所示。(a)填筑0周后路堤稳定性云图（Fs=1.075）(b)填筑2周后路堤稳定性云图（Fs=1.510）(c)填筑4周后路堤稳定性云图（Fs=1.595）(d)填筑13周后路堤稳定性云图（Fs=1.661）(e)填筑26周后路堤稳定性云图（Fs=1.791）(f)填筑52周后路堤稳定性云图（Fs=1.839）图4-1含水率ω时效性影响下最危险滑动系数随时间变化云图当路堤分层填筑完成后，路堤碾压达到规范要求的压实度后，路堤瞬时的稳定系数为1.075，低于《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）中要求的1.25，路堤处于欠稳定状态，安全储备较低，易发生滑坡失稳现象；最危险滑动面埋置较浅，离滑动安全区域尚有一段距离，如图（a）所示。对比图中安全系数Fs的变化，经过52周的自密沉降，路堤的安全系数从1.075欠稳定状态增加到1.839，涨45 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析幅71.07%，说明含水率ω的时间效应对路堤稳定的影响效果显著。对比分析图（a）与（b），临界滑动面发生较大的变化，滑动面出口逐渐向坡角靠近，滑弧半径逐渐增大，滑动面中心位置向上移动，整体安全系数Fs上升幅度较大。随着时间的增加，从13周至52周，路堤处于稳定状态，滑动面形状和位置略有变化，变化幅度缓慢。4.3.2填料变形模量E的时效性分析由第三章的分析结果可知，变形模量E对路堤的变形有时效性的影响。因此，在假定其他参数不便的情况下，通过建立有限元模型，分析在不同周期下变形模量E时效变化对路堤稳定性影响的大小程度，其计算结果如图4-2所示。(a)填筑0周后路堤稳定性云图（Fs=1.372）(b)填筑2周后路堤稳定性云图（Fs=1.376）(c)填筑4周后路堤稳定性云图（Fs=1.377）(d)填筑13周后路堤稳定性云图（Fs=1379）(e)填筑26周后路堤稳定性云图（Fs=1.383）(f)填筑52周后路堤稳定性云图（Fs=1.386）图4-2变形模量E时效性影响下最危险滑动面随时间变化云图46 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析路堤土在经历52周的固结沉降后，其安全系数Fs有小范围的增大趋势，总体呈现路堤稳定性没有较大的增长。对比分析图（a）~（c）可以看出，在分层填筑完成后，路堤的滑动面位置靠近坡角上部区域，随着填料土体的固结沉降，变形模量增大，滑动面向路堤深处发展，路堤稳定性得到加固。从13周至52周，滑动面的位置和形状都没有较大的发展趋势，呈现稳定状态。在其他因素不变的情况下，采用填料变形模量E随时间变化（固结52周）后的参数进行分析，得出的路堤安全系数Fs较未考虑变形模量E时效变化影响时提高了10.2%，因此，填料变形模量E的时效变化在一定程度上有助于提高路堤的稳定性。4.3.3填料粘聚力c的时效性分析粘聚力c是粘性土抗剪强度重要指标之一，粘聚力的变化能准确反映土体破坏前结构内力的变化情况。基于在前文研究基础上，对粘聚力c进行单因素建模分析，图4-3为模型模拟出最危险滑动面随时间变化云图和最小安全系数Fs。(a)填筑0周后路堤稳定性云图（Fs=1.267）(b)填筑2周后路堤稳定性云图（Fs=1.336）(c)填筑4周后路堤稳定性云图（Fs=1.384）(d)填筑13周后路堤稳定性云图（Fs=1.433）47 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析(e)填筑26周后路堤稳定性云图（Fs=1.470）(f)填筑52周后路堤稳定性云图（Fs=1.489）图4-3粘聚力c时效性影响下最危险滑动系数随时间变化云图对比图（a）~（d）可以明显看出，随着时间的增加，路堤边坡潜在滑动面埋置深度加深，不稳定区域有向坡脚深处发展的倾向，滑弧半径逐渐增大，滑动面形状整体趋近于圆弧。在初始0周时，滑动面出口位置靠近路堤边坡顶部，若此时施加垂直荷载作用在路堤上部，路堤出现浅层滑坡的几率较大，此时路堤的稳定状态不在理想范围内；经过4周的土体自密沉降，土粒结构加强，粘聚力增大，土体的抗剪强度随之增强，此时路堤的安全系数为1.384，最不利滑动面形状发展较为理想，路堤稳定性程度较高；直至52周时，路堤的稳定系数仍有增长，但增长速率较为缓慢，潜在滑动面的位置发展程度趋于稳定。在其他因素不变的情况下，采用填料粘聚力c随时间变化（固结52周）后的参数进行分析，得出的路堤安全系数Fs较未考虑粘聚力c时效变化影响时提高了17.52%，因此，填料粘聚力的时效变化有助于提高路堤的稳定性。4.3.4填料内摩擦角φ的时效性分析抗剪强度的另一个重要指标为内摩擦角φ，室内试验的分析结果证明内摩擦角φ会随时间的变化随之增大，故有必要将内摩擦角φ作为一个影响因素对其稳定性影响进行不同周期建模分析，分析内摩擦角φ时效性是否对路堤稳定性产生影响。模型计算结果如下图4-4所示。(a)填筑0周后路堤稳定性云图（Fs=1.187）(b)填筑2周后路堤稳定性云图（Fs=1.312）48 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析(c)填筑4周后路堤稳定性云图（Fs=1.413）(d)填筑13周后路堤稳定性云图（Fs=1.480）(e)填筑26周后路堤稳定性云图（Fs=1.549）(f)填筑52周后路堤稳定性云图（Fs=1.585）图4-4内摩擦角φ时效性影响下最危险滑动面随时间变化云图内摩擦角φ反映土粒颗粒表面摩擦力和粒间的咬合力，土地在分层填筑完成后，没有外界荷载作用下，土体处于较松散状态，此时滑动面位置较浅，如图（a）所示，最小安全系数Fs=1.187，路堤处于欠稳定状态。随着时间的变化，土体自身的固结沉降会使粒间更密实，粒间表面摩擦力变大，咬合力加固，促使内摩擦角φ变大，土的抗剪能力增强，路堤的稳定性变大，其安全系数也随之增大，临界滑动面的埋置深度向坡角深处发展，如图（a）~（e）所示。通过对比图中Fs的变化可知，在其他因素不变的情况下，采用填料内摩擦角φ随时间变化（固结52周）后的参数进行分析，得出的路堤安全系数Fs较未考虑内摩擦角φ时效变化影响时提高了33.53%，因此，填料内摩擦角φ的时效变化能显著提高路堤的稳定性。4.3.5填料参数要因分析高填方填料土体在不考虑工程所处地域环境、地质水文条件和车辆荷载的情况下，时效性对路堤的稳定性有显著的影响。通过对主要参数因素的数值模拟可以发现，不同参数的影响效果呈现差异性变化。路堤边坡的安全系数在一定程度49 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析上可以反映土体边坡的稳定状态，因此，将各主要因素在时间效应下与路堤安全系数的变化关系进行对比分析，明确对稳定性影响最为敏感的参数，为后期控制施工质量关键点作理论参考。图4-5不同参数因素随时间变化的安全系数曲线图图4-5显示的是根据有限元模型计算出的不同周期下，各因素安全系数随时间的变化曲线图，可以看出各因素对路堤稳定性具有积极的作用，对稳定性有一定的提高，但变形模量E的提高幅度不太明显，曲线近似为直线，影响效果较小。含水率ω对安全系数的提高效果显著，涨幅较大，整体呈现快速增长后趋于稳定的增长；粘聚力c和内摩擦角φ的作用在初始5周内影响效果明显，安全系数增大幅度较大，后期呈现缓慢的增加，说明粘聚力c和内摩擦角φ时效变化在土体固结前期对稳定性影响显著，后期的仍有一定的影响。为进一步定量分析含水率ω、变形模量E、粘聚力c和内摩擦角φ的主次影响关系，对其进行正交分析。根据工程经验可知，含水率对抗剪强度影响较大，因此，在进行正交分析时，为提高分析结果的准确性，减小计算的误差，对含水率ω、7变形模量E和粘聚力c三者进行交互作用分析，并添加重度因素，形成L18（3）的正交表，其分析数据及计算结果如下表4-2和表4-3所示。表4-2参数分析数据表因素ωcω*cφω*φE水平120.4920.2518.6319.216.762318水平219.5821.9627.7421.622.472618.2水平319.2623.8531.9123.224.913118.5表4-3参数分析模型结果表因素ωcω*cφω*φE计算结果模型111111111.13350 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析模型212222221.621模型313333331.823模型421122331.381模型522233111.488模型623311221.380模型731213231.281模型832321311.427模型933132121.535模型1011332211.720模型1112113321.465模型1213221131.373模型1321231321.535模型1422312131.478模型1523123211.345模型1631323121.423模型1732131231.298模型1833212311.465均值11.5221.4051.361.3671.3581.4121.331均值21.4341.4411.461.4281.5331.4631.493均值31.4051.5161.5421.5661.4711.4871.439R0.1170.1110.1820.1990.1750.0750.033通过3水平7因素的有交互作用的正交分析可以看出：在单因素中，内摩擦角φ的极差R=0.199，属于因素中极差最大值，说明内摩擦角的时效性变化为影响路堤安全系数最大的因素；含水率ω和粘聚力c的极差仅次于内摩擦角，是对安全系数影响次重要的因素，与前文中对各因素模拟效果的分析结论一致；变形模量E的极差R=0.075，属于影响效果很小的因素；参考因素重度的极差R=0.033，属于可忽略的影响因素。含水率ω与粘聚力c、内摩擦角φ交互作用模型的极差分别为0.182和0.175，其影响效果是含水率ω单一因素影响效果的1.56倍。因此在路堤施工过程中，应控制含水率与抗剪强度参数的交互作用，防止路堤因失稳而造成工程事故的发生。4.4多参数综合作用下路堤时效稳定性分析在实际工程中，路堤填料的工程性质随时间不断发生变化，填料的物理力学51 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析参数也相应的发生变化。路堤稳定性的变化常常是多种因素共同作用的效果，在不考虑外界环境和车辆荷载的作用下，建立多参数综合作用的稳定性分析模型，探究多因素下路定稳定性的变化情况。通过模型的计算，得到如下图4-6所示的稳定云图和图4-7所示安全系数Fs随时间变化折线。(a)填筑0周后路堤稳定性云图（Fs=1.075）(b)填筑2周后路堤稳定性云图（Fs=1.281）(c)填筑4周后路堤稳定性云图（Fs=1.427）(d)填筑13周后路堤稳定性云图（Fs=1.535）(e)填筑26周后路堤稳定性云图（Fs=1.640）(f)填筑52周后路堤稳定性云图（Fs=1.687）图4-6最危险滑动面随时间变化云图52 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析图4-7路堤最小安全系数随时间变化折线图由图4-6可知，当分层填筑完成后，路堤稳定系数为1.075，处于欠稳定状态，安全储备较低，易发生滑坡失稳现象；经过四周后，滑动面位置较填筑完成时发生较大的改变，如图（c）所示，稳定系数增加到1.427，达到规范要求的稳定要求。根据第三章的分析可知，在仅考虑路堤填料自重作用下，随着时间的增加，分层填筑的路堤土产生固结压力，路堤土体产生竖向位移和水平位移有逐渐减小的趋势，路堤土粒间紧密连接，路堤呈稳定趋势。从26周至52周期间，如图（e）、（f）所示，路堤的安全系数稳定从1.640增加到1.687，有小幅度的增长，滑动面形状没有较大的改变。图4-7为路堤最小安全系数随时间变化折线图，整体折线向上发展，斜率逐渐减小，表示安全系数与时间呈非线性正相关性，说明时间效应对路堤稳定性在一定范围内有影响。在自密沉降的前5周内，路堤安全系数增长较快，后期曲线增长速率减慢，趋于平缓，变化幅度不大，说明时间效应在路堤填筑初期对其结构稳定性的影响效果较为明显。4.5本章小结本章基于第二章填料物理力学指标随时间的变化情况，结合G320国道芦溪境内K1045+230路段的实际情况，对不同参数时效变化情况下，路堤稳定状态的变化情况以及不同参数改变对路堤稳定性的影响程度进行了分析研究，主要得到如下结论：（1）在无环境异常变化（尤其是水环境不变）的情况下，高填方路堤的安全系数会随着时间的推移不断提高，从安全系数Fs－时间的关系曲线来看，安全系数Fs随时间变化呈非线性增长。（2）填料含水率时效性变化对路堤安全系数的提高效果最为显著，采用填料含水率随时间变化（固结52周）后的参数进行分析，得出的路堤安全系数Fs较53 南昌航空大学硕士学位论文第四章填料参数时效变化对高填方路堤稳定性影响分析未考虑含水率时效变化影响时提高了71.07%。填料的含水率与抗剪强度有交互作用，且交互作用下的影响效果是含水率单一因素影响效果的1.56倍。（3）抗剪强度参数（粘聚力c和内摩擦角φ）的时效变化对路堤稳定性影响效果明显，主要对改善路堤临界滑动面形状和位置有显著效果。其中，摩擦角φ时效变化为影响路堤稳定性的主要因素，粘聚力c时效变化为次要因素。（4）变形模量E时效变化对提高路堤稳定性的作用效果不明显。54 南昌航空大学硕士学位论文第五章结论与展望第五章结论与展望5.1主要研究成果高填方路堤在填筑完成后，其填料物理力学指标、变形演化规律、稳定状态常随时间不断变化。本文基于G320国道芦溪境内K1045+230路段高填方路堤的实际情况，从填料参数时效性试验、路堤变形演化规律、路堤稳定状态变化等方面开展研究，得到以下结论：（5）通过室内试验分析研究，该填料土体为砂性土；填料的变形指标和抗剪强度指标随时间推移，均呈非线性增长趋势，从曲线曲率变化情况来看，该增长表现出先快后慢的趋势，最后趋于稳定；路堤填料的含水率和孔隙比与时间呈非线性负相关性，抗剪强度参数随时间的推移逐渐增大，粘聚力c对时效性的影响作用较内摩擦角φ更为敏感。（6）从路堤沉降变形组成情况来看，路堤的竖向时效变形量约为水平变形量的3倍。路堤竖向变形最大值位于路堤顶部中心线处，竖向变形等值线沿路堤横断面呈“盆形”；路堤的水平变形集中在路堤的两侧，靠近路堤下部1/4~1/3高度处的侧向位移最大。（7）路堤填料的含水率ω、变形模量E、粘聚力c和内摩擦角φ时效变化对高填方路堤的变形有一定程度的影响。其中，变形模量E时效变化对竖向变形影响效果显著；填料抗剪强度（粘聚力c和内摩擦角φ）的时效变化会对路堤的侧向变形影响明显。填料的含水率ω对路堤变形有双重影响效果，在施工过程中，应控制含水率对路堤变形的影响。（8）在无环境异常变化（尤其是水环境不变）的情况下，高填方路堤的安全系数Fs随时间变化呈非线性增长。填料含水率ω时效性变化对路堤安全系数的提高效果最为显著；抗剪强度参数(粘聚力c和内摩擦角φ)对改善路堤临界滑动面形状和位置有显著效果；变形模量E时效变化对提高路堤稳定性的作用效果不明显。5.2进一步研究展望及建议本文结合室内试验的数据，建立有限元分析模型，对高填方路堤填料参数时效变化情况下，路堤的变形规律和稳定状态改变情况进行分析研究，得到了一些有益的结论。但受到主客观因素的影响，加之问题本身的复杂性和重要性，笔者55 南昌航空大学硕士学位论文第五章结论与展望认为可在如下几方面开展进一步的研究：（1）本文的研究对象依托于一具体路段的高填方路堤填料，分析研究的结果存在一定的局限性，后续宜针对不同类型的路堤填料，尤其是开展粘性土路堤填料、特殊土路堤填料参数的时效变化特性研究。（2）本文通过室内试验对高填方路堤填料物理力学参数进行了为期1年的时效性试验，部分试样的试验周期较长，试样维护难度大，对试验结果的正确性存在一定的影响。同时，考虑到原状土和扰动土的差别，以及室内模拟环境与现场环境常存一定差异，相关的对比试验有待进一步加强。（3）本文以室内试验为基础，进行了一系列的数值模拟，分析过程中虽对模型的正确性进行了验证，但由于分析因素多且复杂，分析结论缺少现场实际验证。因此，有必要开展有针对性的比对试验，以提高研究成果的正确性。（4）为简化计算，本文在进行有限元模拟分析时，主要针对路堤填料参数变化，以及填料参数时效变化对路堤稳定性和变形的影响情况，未考虑路基土体参数时效变化的影响，后续宜针对路基土体参数、水环境时效变化情况下的路堤变形、稳定状态开展相关研究。56 南昌航空大学硕士学位论文参考文献参考文献[1]陈云,罗强.基于沉降变形特性的路堤离心模型试验研究[J].路基工程,2009,4:171-173.[2]陈云.高路堤沉降变形特性试验分析[D].西南交通大学.2008.[3]陈仕奇,李时亮.粉煤灰用作填料的含水量控制范围试验研究[J].岩土工程技术,2003(2):95-101.[4]吴立坚,钟发林,吴昌兴,杨世基.高液限土的路用特性研究[J].岩土工程学报,2003,25(2):193-195.[5]孙乔宝,刘涌江,李华昆,杨青.安楚高速公路红层软岩公路路堤病害处治方法[J].公路交通科技,2005,22(6):50-53.[6]贺建清,靳明,阳军生.掺土煤矸石的路用工程力学特性及其填筑技术研究[J].土木工程学报,2008,41(5):87-93.[7]许国平,周全能,胡一峰.砾石土作为客运专线路基填料的适用性分析[J].铁道工程学报,2008,25(3):5-9.[8]湛文涛,赵文建,倪啸,杨和平.百色膨胀土用作路堤填料的试验验证[J].岩土力学,2009,30(z2):239-243.[9]谈云志,孔令伟,郭爱国等.红黏土路基填筑压实度控制指标探讨[J].岩土力学,2010(3):851-855.[10]付宏渊,王意明,刘新喜.炭质页岩路堤变形特性研究[J].中外公路,2012,32(1):19-23.[11]陈兴专,洪宝宁,刘鑫.高液限土作为路堤填料时含水率控制指标研究[J].科学技术与工程,2013,13(1):98-101.[12]郝传毅,饶鸿雁,杨世墓.路堤自身压缩的非线性有限元分析[J].中国公路学报,1991,4(1):9-14.[13]MatsuiT,SanK-C.Finiteelementslopestabilityanalysisbyshearstrengthreductiontechnique．SoilsandFoundations,l992,132(1):59-70.[14]孙增奎,王连俊,白明洲,魏庆朝.青藏铁路高温细粒多年冻土路堤变形试验研究[J].岩石力学与工程学报,2004,23(24):4190-4194.[15]刘涌江,邓卫东,杨青,严秋荣.高速公路路堤稳定性与沉降变形规律研究[J].公路交通技术,2005,No.5:16-20.[16]高长胜,徐光明等.边坡变形破坏离心机模型试验研究[J].岩土工程学报,2005.vol.27(No.4)：478-481.[17]刘俊新,谢强,曾新文,胡启军.红层填料路堤变形研究[J].岩石力学与工程学报,2007(07),3022-3039.[18]刘观仕.孔令伟.郭爱国.陈善雄.大气影响下膨胀土包边路堤变形性状研究[J].岩土力学,2007,28(7):1397-1401.57 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南昌航空大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕±学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航空大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。。期巧店．Ｉ签名：喪诲日；南昌航空大学硕±学位论文使用授权书本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可公布论文的全部或部分内容。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）誠太，。签名：金请导师装名畫４曰期；