季节冻土区路堤边坡稳定性影响因素研究.pdf

低温建筑技术2010年第1期(总第139期)季节冻土区路堤边坡稳定性影响因素研究徐学燕，马元顺，李治国(哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150090)【摘要】以哈大客运专线试验段D3K692+948路堤稳定性试验断面为基础，针对融化期(4⋯567)路堤填土材料、边坡坡度两种因素对季节冻土区边坡稳定性的影响进行分析研究。研究结果表明：融沉期青藏铁路某路段粉质粘土填料比哈大客运专线填料路堤稳定安全系数低；季节冻土区路堤边坡稳定安全系数随着坡度的增加而降低，且降低的速率随着坡度的增加而变缓。【关键词】季节冻土区；路堤边坡；填土材料；边坡坡度【中图分类号】TU475．2f文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)01～0086—02目前，对非冻土区边坡稳定性影响因素已经进行若采用粉质粘土路堤，其边坡稳定安全系数不符合规了大量深入的研究，认为边坡稳定性主要受容重、粘范要求；哈大客运专线实际采用的填土材料在融沉期结力、内摩擦角、坡面角、边坡高度、孔隙水压力、降雨、的安全系数最大为1．68，最小为1．39，符合规范对边地下水等因素影响l1j。冻土地区路堤与一般地区路坡稳定安全系数的要求。同时可以说明哈大客运专堤的不同之处在于它以环境温度作为主要影响因素，线路堤采用填土材料的合理性。冻土的物理力学性质与温度有着紧密的联系，这就使表1路堤填土材料力学参数得冻土区边坡稳定性受到比一般边坡更多因素的影响，但对于冻土边坡影响因素的研究尚不多见_2J，对季节冻土区边坡的研究更是少之又少。工程实例以及数值分析结果已证实边坡在融化期比冻结期更易发生稳定性破坏，且路堤阳面边坡比阴面边坡稳定性更差l3】。本文以哈大客运专线试验段D3K692+948路堤稳定性试验断面为基础，针对融化期(4、5、6、7月)问路堤填土材料、边坡坡度两种因素对季节冻土区边坡稳定性的影响进行分析研究。1填土材料对季节冻土区路堤边坡稳定性的影响土体容重、粘结力、内摩擦角是影响边坡稳定性的三个重要参数。不同路堤填土材料的土体容重、粘结力、内摩擦角有很大的差异，所以不同的填土材料对路堤边坡稳定性有着重要的影响。本节采用相同的边界条件、计算域、列车荷载，研究哈大客运专线采用的路堤填土材料和青藏铁路某路堤采用的粉质粘土(见表1、表2)两种不同的路堤填土材料对路堤边坡稳定安全系数、路堤坡脚水平位移的影响，分析融化03阶段(4、5、6、7月)高填路堤填土材料对其边坡稳定性图1哈大客运专线试验段路堤断面示意图的影响。模型计算简图采用哈大客运专线试验段路堤断面图，如图1所示。由图3可知在融沉期采用粉质粘土填土材料的路由图2填土材料对边坡稳定安全系数影响曲线可堤坡脚水平位移要比哈大客运专线采用的路堤填土知，粉质粘土路堤填土材料在融沉期稳定安全系数最材料的大，且随着路堤土体融沉的进行，两种填土材大为1．55，最小为1．08，根据《铁路路基设计规范》中料坡脚水平位移差异变大；由盐线变化过程可知采用对路基边坡稳定安全系数的要求，可知哈大客运专线粉质粘土填土材料时路堤在融沉期6～7月间引起坡[基金项目]铁道部科技计划项目(2006G0012B23) 徐学燕等：季节冻土区路堤边坡稳定性影响因索研究87脚水平位移变化的速率较大，表明此阶段路堤稳定性坡度)、35。、38．66。(即坡度为1：1．25)、40。对边坡稳定差，容易使边坡产生冻融滑塌破坏。由此可见不同的安全系数、路堤坡脚水平位移的影响，从而分析研究路堤填土材料对边坡稳定性有重要的影响。边坡坡度对季节冻土区高填土路堤稳定性的影响。2边坡坡度对季节冻土区路堤边坡稳定性的影响由图4可以看出相同月份，路堤边坡稳定系数随边坡坡度是影响边坡稳定性的重要因素之一L4J。坡度的增加而降低，且降低的速率随坡度的增加而变目前关于边坡坡度对季节冻土区路堤边坡稳定性的缓；当坡度一定时，随路堤土体融化深度的加深，路堤研究尚不多见。本节以哈大客运专线试验段D3K692边坡稳定安全系数降低，且降低速率越来越快。+948路堤稳定性试验断面为研究对象，采用相同的由图5可知，融沉时间一致时，路堤边坡坡脚水平边界条件、计算域、列车荷载及实际工程勘测资料和位移随边坡坡度增大而增大，且由曲线斜率变化特征路堤填土材料热力学计算参数(见表1、表2)建立计算可知，坡脚水平位移增大的速率随边坡坡度增大而增模型，见图l。分析路堤土体在融沉阶段(四月、五月、大；且融沉期坡度为40。时路堤坡脚水平位移比坡度为六月、七月)不同坡度27．94。(即坡度为1：1．75)、30。、29．74。时可增大10％～15％。相同边坡坡度时随融沉33．69。(即坡度为1：1．5，实际工程中采用的路堤边坡的进行坡脚水平位移逐渐增大，且增大速率变快。妊垛妊巨剞剞目舷稍静嚣时间／月坡度，(o)图2融沉期填土材料与边坡图3填土材料与坡脚水平位移图4融沉期边坡坡度与边坡图5边坡坡度与坡脚水平位移稳定安全系数关系曲线(向右为正)关系曲线稳定安全系数关系曲线(向右为正)关系曲线表2路堤填土材料热学参数热，k(1【g×。c)；为土体中的未冻含水量，％。3结语(1)融沉期粉质粘土填土材料路堤坡脚点水平位移要比哈大客运专线采用的填土材料路堤坡脚水平位移大，稳定系数低，说明路堤填土材料对其边坡稳定起着重要的作用，同时说明哈大客运专线采用的路堤填土材料具有一定的合理性。(2)路堤边坡稳定安全系数随着坡度的增加而降低，且降低的速率随着坡度的增加而变缓；路堤坡脚水平位移随着边坡坡度的增大而增大，且增大的速率随着边坡坡度的增大而变快。参考文献[1]陈高峰，卢应发．边坡稳定性影响因素主成份分析[J]．灾害与防治工程，2OO7，(2)：25．[2]牛宦俊，张鲁新．青藏高原冻土区斜坡类型及典型斜坡稳定性研究[J]．冰川冻土，2O02，(5)：609．[3]李治国．季节冻土区商填路堤稳定性分析[D]．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2OO8．[4]刘金升．高速铁路高路堤稳定性分析及工后沉降预测[D]．成都：两南交通大学，2005．[收稿日期]2009—10—30[作者简介】徐学燕(1946一)，女，哈尔滨人，教授，从事岩土工注：P为填土材料密度，k；为填土材料导热系数，W／(m·。c)；c为填土材料比程研究。(编辑王亚清)