水位升降过程中崩解预处理炭质泥岩路堤稳定性分析.pdf

第30卷第5期2017年5月中国ChinaJ．公路Highw．学报Transp．V01．30NO．5May2017文童编号：10017372(2017)05—001010水位升降过程中崩解预处理炭质泥岩路堤稳定性分析曾铃1‘2，邱祥1‘3，付宏渊1‘3，唐昊龙3，李光裕2(1．长沙理工大学道路结构与材料交通行业重点实验室，湖南长沙410114；2．长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙4loll4；3．长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410114)摘要：为了研究水位升降期间炭质泥岩路堤稳定性，在探讨路堤稳定性影响因素的基础上，结合渗流及稳定性分析基本理论，提出了一种能同时考虑坡前水位压力、孔隙水压力、孔隙水重力、渗透力、软化、非饱和强度的路堤稳定性分析方法，并基于该方法对水位升降过程中炭质泥岩路堤渗流特性及稳定性进行了计算。研究结果表明：提出的路堤稳定性评价方法具有较强的适用性和针对性，能够综合评价多因素影响下炭质泥岩路堤稳定性；水位上升期及高水位恒定期，路堤内部地下水位、孔隙水压力、饱和度均逐渐升高，孔隙水压力升高幅度与高程成反比，饱和度升高幅度与高程成正比，水平向内、竖直向下的渗透力及其峰值、水平向内的位移均先增大，后减小，竖直向上的位移不断增大；水位下降期及低水位恒定期，路堤内部地下水位、孔隙水压力、饱和度均逐渐降低，孔隙水压力降低幅度与高程成反比，饱和度降低幅度与高程成正比，水平向外的渗透力及其峰值、水平向外与竖直向下的位移、塑性应变区面积均先增大、后减小，竖直向下的渗透力呈“8”形分布。研究成果对库、河岸地区炭质泥岩路堤的修筑及稳定性的控制具有一定的参考意义。关键词：道路工程；炭质泥岩路堤；数值计算；水位升降；渗流特性；稳定性中图分类号：U416．2文献标志码：AAnalysisofStabilityofCarbonaceousMudstoneEmbankmentAfterDisintegrationPretreatmentDuringProcessofWaterLevelFluctuationZENGLin91～，QIUXian91～，FUHongyuanl～，TANGHao—lon93，LIGuang—yu2(1．KeyLaboratoryofRoadStructureandMaterialofMinistryofTransport，ChangshaUniversityofScience＆Technology，Changsha410114，Hunan，China；2．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha410114，Hunan，China；3．SchoolofTrafficandTransportationEngineering。ChangshaUniversityofScience＆Technology，Changsha410114，Hunan，China)Abstract：Inordertoresearchthecarbonaceousmudstoneembankmentstabilityduringtheperiodofwaterlevelfluctuation，onthebasisofexploringtheinfluencefactorsofembankmentstability，anevaluationmethodofembankinentstabilitywhichsimuhaneouslyconsideredthewaterpressureinfrontofslope，porewaterpressure，porewatergravity，seepageforce，softening，and收稿Et期：2016-08-05基金项目：国家自然科学基金项目(51508040，51508079，51678073，51678074)；湖南省自然科学基金项目(2016JJ3010)湖南省教育厅优秀青年项目(178013)；湖南省研究生科研创新项目(CX20168383)；道路结构与材料交通行业重点实验室开放基金项目(k[j150305)作者简介：曾铃(1986一)，男，重庆市人，讲师，工学博士，Email：zlbingqin93@126．COrn。通讯作者：邱祥(1991)，男，湖南桃江人，工学博士研究生，E—mail：55423153l@qq．corn。 第5期曾铃，等：水位升降过程中崩解预处理炭质泥岩路堤稳定性分析110unsaturatedstrengthwasproposedbycombingthebasictheoryofseepageandstabilityanalysisandseepagecharacteristicsandstabilityofcarbonaceousmudstoneembankmentduringthewaterlevelfluctuationwerecalculated．Theresultsshowthattheembankmentstabilityevaluationmethodpresentedinthispaperwithastrongapplicabilityandpertinencecancomprehensivelyevaluatethecarbonaceousmudstoneembankmentstabilitywiththeinfluenceofmultiplefactors．Duringthewaterlevelrisingstageandthehighwaterlevelconstantstage，thewatertable，porewaterpressureandsaturationintheinteriorembankmentrisegradually．TheascendingrangeofporewaterpressureisinverselyproportionaltOtheelevationbuttheincreasingamplitudeofsaturationisproportionaltotheelevation．Thehorizontallyinwardandverticallydownwardseepageforce，peak，andthehorizontallyinwarddisplacementincreasefirstandthendecreasebutverticallyupwarddisplacementincreasesconstantly．Duringthewaterlevelfallingstageandthelowwaterlevelconstantstage，thewatertable，porewaterpressure，saturationoftheinteriorembankmentgraduallydecrease．Thedecreasingrangeofporewaterpressureisinverselyproportionaltotheelevationbutthedecreasingamplitudeofsaturationisproportionaltotheelevation．Thehorizontallyoutwardseepageforceanditspeak，thehorizontallyoutwardandverticallydownwarddisplacementaswellasplasticzoneareaincreasefirstandthendecreasewiththeverticallydownwardseepageforcein“2”shape．Theresearchresultsprovidereferencesfortheconstructionandstabilitycontrolofthecarbonaceousmudstoneembankmentoftheresergoirandriverarea．Keywords：roadengineering；carbonaceousnmdstoneexnbankment；numericalcomputation；wa—terlevelfluctuation；seepagecharacteristic；stability引口库(河)岸路堤迎水面水位常处于动态变动之中，迎水面水位的变动会导致路堤内部渗流场和应力场不断变化，路堤原有水文地质环境平衡状态被打破，进而影响路堤整体或局部稳定性[1。2]。库(河)岸边坡稳定性分析通常可以根据坡前水位的变动划分为水位上升期、高水位恒定期、水位下降期、低水位恒定期4个时间段。统计资料表明：库(河)岸边坡水位上升期及高水位恒定期失稳的概率约占40％，水位下降期及低水位恒定期失稳的概率约占60％[31。一般而言，水位上升期及高水位恒定期，坡前水位压力先增大，后保持不变，边坡内部地下水位迅速抬升，孔隙水压力快速升高，饱和度逐渐增大，饱和区土体力学参数不断软化，非饱和区土体抗剪强度迅速降低，水平向内的渗透力合力先增大，后减小，竖直向上的渗透力合力持续增大[3与J。水位下降期及低水位恒定期，坡前水位压力先减小，后保持不变，边坡内部地下水位迅速下降，孔隙水压力快速降低，饱和度逐渐减小，饱和区土体力学参数继续软化，非饱和区土体抗剪强度缓慢恢复，水平向外、竖直向下的渗透力合力均先增大，后减小“。67]。现有文献在进行水位升降条件下路堤稳定性分析时，多只考虑了水位升降速率、下降比、渗透系数、边坡坡度、浸润线位置等影响路堤稳定性的外部因素口。。j。鲜有学者从影响路堤稳定性的内部因素出发分析水位升降期间路堤稳定性。因此，开展水位升降条件下路堤稳定性的研究具有重要的理论价值与现实意义。目前，已有文献中提出的水位升降条件下边坡稳定性计算方法，根据其考虑的边坡稳定性影响因素的不同，可以归纳为以下2类：①基于饱和一非饱和渗流数学模型及土水特征曲线，计算水位升降条件下边坡渗流特征，并结合非饱和抗剪强度理论对边坡稳定性进行求解。此方法虽然考虑了土体孔隙水压力、非饱和抗剪强度及坡前水位压力，但是忽略了边坡内部土体软化、饱和度及渗透力变化的影响一”。1“。②在第l类的基础上，通过将边坡内部土体饱和度与渗透力进行增量离散，进一步考虑土体饱和度与渗透力变化对边坡稳定性的影响，但该方法仍忽略了饱和区土体的软化效应u2。1“。分析以上2类边坡稳定性计算方法可知，已有的水位升降条件下边坡稳定性计算方法考虑的边坡稳定性影响因素并不完善，仍具有一定的局限性。 12中国公路学报2017年炭质泥岩广泛分布于中国西南地区，是一种由软弱灰岩、砂岩、页岩等沉积类岩石构成的黑色泥岩。由于其具有遇水崩解的不良特性，在炭质泥岩路堤填筑之前，需要对其进行崩解预处理，崩解预处理后的炭质泥岩满足路用性能的基本条件，其用于路堤填筑的可行性已经得到了工程实践的验证E1415]。根据崩解预处理后炭质泥岩饱水软化试验可知，崩解预处理后的炭质泥岩力学性能具有典型的饱水软化和脱水部分复原特性。当前已有部分学者在进行降雨条件下软岩边坡稳定性分析时，考虑了软岩的饱水软化效应，但在考虑软岩饱水软化时可以分为以下2种：①脱水后，软岩力学性能瞬间恢复[16]73；②脱水后，软岩力学性能不再恢复[】8。。以上2种描述软岩脱水后力学性能变化规律的方式与实际情况中软岩脱水后力学性能渐进部分复原的特性存在较大差异。因此，采用既能考虑饱水软化，又能考虑脱水复原的软化模型来计算水位升降条件下炭质泥岩路堤稳定性显然更为合适。基于以上认识，本文在探讨水位升降过程中炭质泥岩路堤稳定性影响因素的基础上，结合饱和一非饱和渗流及稳定性分析基本理论，提出了一种能同时考虑坡前水位压力、孔隙水压力、孔隙水重力、渗透力、软化、非饱和强度的路堤稳定性评价方法，并利用该方法对水位升降过程中炭质泥岩路堤渗流特性及稳定性进行了分析。以期为库(河)岸地区炭质泥岩路堤的修建及防排水、支护等路堤稳定性控制措施的制定提供参考。1水位升降过程中路堤渗流及稳定性分析方法根据水位升降过程中路堤内部土体孔隙水压力、饱和度、水力梯度、等效饱水时间及坡前水位压力动态变化的客观实际，采用如下方法来对水位升降期间炭质泥岩路堤稳定性进行分析：(1)创建渗流数值模型，并基于饱和一非饱和渗流数学模型计算设计水位升降条件下路堤渗流场信息，得到不同时刻路堤内部土体孔隙水压力、饱和度、水力梯度及等效饱水时间的空间分布。(2)建立力学计算模型，采用摩尔一库仑弹塑性本构模型分析水位升降期间路堤应力、应变特征。首先，在力学计算模型中导入坡前水位压力及土体孔隙水压力；其次，根据土体饱和度修正土体重度；再次，依据饱和区水力梯度设置土体渗透力；然后，基于考虑饱水软化的土体力学性能数学表达式赋值土体强度参数，并将土体有效应力设置为盯。一12．。s(其中：d。为法向总应力，乱。为孑L隙水压力，s为饱和度)；最后，得到不同时刻路堤位移场、塑性应变区及应力状态变化特征。2路堤饱和一非饱和渗流特性分析2．1渗流数值模型、参数及边界条件广西河池至六寨高速公路K23+175断面水文地质情况及尺寸如图1所示。路堤土为崩解预处理炭质泥岩，第l层地基土为淤泥质土，为了保证该路堤的稳定性，将路堤中线左、右两侧各45m范围内第1层地基土换填为砂质黏土，并在换填后的砂质黏土与淤泥质土之间修筑了一段浆砌块石挡土墙；第2层地基土为泥质粉砂岩。路面宽度为34m，路堤填筑高度为12ITI，坡度为1：1．5，初始地下水位位于崩解预处理炭质泥岩与砂质黏土的分界面处。通过调查2015年当地水文资料可知，该地区9月3日至11月3日内坡前水位高度随时间的变化规律如图2所示(以砂质黏土与泥质粉砂岩的界面处为水位高度0点，以9月3日为计时0点；t为时间)。109010I-"-"I"-blq,I图1路堤横断面水文地质情况及尺寸(单位：m)Fig．1Cross-sectionalDimensionandHydrogeologicalConditionofEmbankment(Unit：m)由于路堤两侧水文地质与几何形态均对称，泥质粉砂岩的饱和渗透系数较小(泥质粉砂岩的饱和 第5期曾铃，等：水位升降过程中崩解预处理炭质泥岩路堤稳定性分析13图2坡前水位高度变化曲线Fig．2ChangeCurveofWaterLevelinFrontofSlope渗透系数为0．002lm·d～，仅为砂质黏土饱和渗透系数的1．6％)，砂质黏土与淤泥质土之间浆砌块石挡土墙的存在，故以路堤中线为右边界，以砂质黏土与泥质粉砂岩的界面处为下边界，以砂质黏土与挡土墙的界面处为左边界，以下边界与左边界的交点为坐标0点，以水平向右为59轴正方向，以竖直向上为y轴正方向，建立如图3所示渗流数值模型，该模型共划分为4810个单元与4964个节点。此外，为了便于分析路堤渗流特征及稳定性，在坡面EF水平往右1m的方向上设置了1个与坡面EF等长的辅助特征截面。D图3渗流计算模型网格、节点、坐标系及特征截面(单位：m)Fig．3Grid，Node，CoordinateSystemandCharacteristicSectionofSeepageComputationModel(Unit：m)渗流计算边界条件：由于BC，CD两侧水文地质与几何形态均对称，AB以下泥质粉砂岩的饱和渗透系数较小，GA左侧浆砌块石挡土墙的存在，DE以上路面结构的存在，故将BC，CD，AB，GA，(a)f=10dDE均设置为零流量边界。EF，FG设置为如图2所示随时间变化的变水头边界及自由溢出边界。渗流计算初始条件：根据图1中初始地下水位线所处位置，将渗流计算模型全部域的初始总水头设置为10111，得到初始时刻路堤孔隙水压力场的分布如图4所示。一”40—3”0,m图4初始时刻路堤孔隙水压力场(单位：kPa)Fig．4InitialPoreWaterPre鹤玳FieldofEmbankment(Unit：kPa)渗流计算水力学参数：在现场取原状炭质泥岩、砂质黏土土样进行室内变水头试验，测得炭质泥岩、砂质黏土的饱和渗透系数分别为0．095，0．130m·d_。；同时，通过体积压力板试验测量非饱和炭质泥岩基质吸力随饱和度的变化规律，并在此基础上利用VanGenuchten模型拟合试验数据，得到非饱和炭质泥岩渗透系数、基质吸力与饱和度的关系曲线如图5所示。，∞●目?2一籁1){5魁鲣堂＼R擎蜓焖图5渗透系数、基质吸力与饱和度的关系曲线Fig．5RelationCurvesofPermeabilityCoefficientandMatrixSuction-PermeabilityCoefficientandSaturation2．2路堤孔隙水压力、饱和度及地下水位变化特征水位升降过程中，路堤内部孔隙水压力会随着水分的迁移不断变化，限于篇幅，本文仅列出了10，30，40，60d时路堤内部孔隙水压力的分布情况，如图6所示。图610，30，40，60d时路堤孔隙水压力云图(单位：kPa)Fig．6CloudChartofPoreWaterPressureofEmbankmenton10，30，40，60d(Unit：kPa)从图6可以看出：水位上升期及高水位恒定期，路堤内部孔隙水压力逐渐升高，水位上升期路堤内部孔隙水压力升高的幅度大于高水位恒定期路堤内部孔隙水压力升高的幅度；水位下降期及低水位恒 14中国公路学报2017年定期，路堤内部孔隙水压力持续降低，水位下降期路堤内部孔隙水压力降低的幅度大于低水位恒定期路堤内部孔隙水压力降低的幅度；水位上升期及水位下降期路堤内部孔隙水压力变化的幅度大于高水位恒定期及低水位恒定期路堤内部孔隙水压力变化的幅度。图7为水位升降条件下特征截面孔隙水压力变化曲面。图7特征截面孔隙水压力变化曲面Fig．7ChangeSurfaceofPoreWaterPressureofCharacteristicSection由图7可知：水位上升期及高水位恒定期，特征截面高程越低，孑L隙水压力升高幅度越大，响应时间越早，孔隙水压力升高幅度与高程成反比，响应时间与高程成正比；水位下降期及低水位恒定期，特征截面高程越高，孔隙水压力降低幅度越小，孔隙水压力降低幅度与高程成反比。产生此现象的原因是：水位上升期及高水位恒定期，坡前水位匀速升高后保持不变，坡前水位高度以下，特征截面高程越低，孔隙水压力响应时间越早，其孔隙水压力升高幅度越大；水位下降期及低水位恒定期，坡前水位匀速降低后保持不变，坡前水位高度以上，特征截面高程越高，土体饱和度越低，渗透系数越小，其孔隙水压力降低幅度越小。水位升降期间，特征截面饱和度变化曲面如图8所示。分析图8可知：水位上升期及高水位恒定期，特征截面高程越高，饱和度升高幅度越大，响应时间越晚，饱和度升高幅度及响应时间均与高程成正比；水位下降期及低水位恒定期，特征截面高程越高，饱和度降低幅度越大，响应时间越早，饱和度降低幅度与高程成正比，响应时间与高程成反比。产生此变化的原因是：水位上升期及高水位恒定期，坡前水位以上，特征截面高程越高，饱和度响应时间越晚，初始时刻饱和度越低，其饱和度升高幅度越大；水位下降期及低水位恒定期，坡前水位以上，特征截图8特征截面饱和度变化曲面Fig．8ChangeSurfaceofSaturationofCharacteristicSection面高程越高，饱和度响应时间越早，其饱和度降低幅度越大。图9为水位上升期及高水位恒定期路堤内部地下水位变化；图10为水位下降期及低水位恒定期路堤内部地下水位变化。图9水位上升期及高水位恒定期路堤内部地下水位变化Fig．9WaterTableChangeofInteriorEmbankmentDuringWaterLevelRisingStageandHighWaterLevelConstantStage图10水位F降期及低水位恒定期路堤内部地下水位变化Fig．10WaterTableChangeofInteriorEmbankmentDuringWaterLevelFallingStageandLowWaterLevelConstantStage据图9，10可知：水位上升期及高水位恒定期，路堤内部地下水位逐渐升高，其升高速率不断减小；水位下降期及低水位恒定期，路堤内部地下水位持续降低，其降低速率不断减小。分析其原因是：水位 第5期曾铃，等：水位升降过程中崩解预处理炭质泥岩路堤稳定性分析15上升期及高水位恒定期，路堤内部地下水位随着坡前水位的上升逐渐升高，路堤内部高程越高，土体饱和度越低，渗透系数越小，导致地下水位升高速率不断减小；水位下降期及低水位恒定期，路堤内部地下水位随着坡前水位的下降逐渐降低，坡前水位下降时间越长，路堤内部水力梯度越小，导致地下水位降低速率不断减小。2．3路堤渗透力变化规律水位上升期及高水位恒定期，特征截面沿z，Y方向的渗透力变化规律如图11所示。由图11可知：①水位上升期，特征截面同一位置沿z正方向、Y负方向的渗透力均先快速增大后持续减小；特征截面沿z正方向、Y负方向的渗透力峰值都迅速增大，峰值位置均逐渐升高。②高水位恒定期，坡前水位已升高至最高水位并保持不变，特征截面孔隙水压力持续升高，导致沿z正方向、Y负方向的渗透力及渗透力峰值均缓慢减小。30产25720￥z15R蝌10斑5Op目●歪鼍．R蚓斑141822高稽m(a)沿x方向r目●虽￥R焖斑—罟一t=32d—t=40d*t=56d／＼一f=34d一÷一t=44d—p—t=60d√＼一户3鲥==。主!!三。。。。—舻∥＼一一一．一一一一一一一c．A‘}自{}e{}e{}e^}t”7。黔高程／m(a)溉方向r：h三离：二篇：堇·b强≯墨嚣：囊一?阁零霞=厂特征截面沿Y负方向的渗透力呈现出“2”形分布，即同时存在一个极大峰值和一个极小峰值，且极大峰值沿Y正方向、极小峰值沿Y负方向迅速增大。其原因在于，下降初期(30～32d)路堤内部左侧地下水位降低至与右侧地下水位基本持平，下降后期(32～40d)坡前水位降低速率大于路堤内部地下水位降低速率，坡前水位以上特征截面孔隙水从上往下流动，坡前水位以下特征截面孔隙水从下往上流动。②低水位恒定期(40～60d)，坡前水位已降低至最低水位并保持不变，特征截面孔隙水压力持续降低，导致沿z，Y负方向的渗透力及沿Y负方向的渗透力峰值均持续减小。3路堤变形及塑性应变区特征分析3．1考虑软化与非饱和效用的摩尔一库仑破坏准则大量工程实例表明，土体力学性能在饱水条件下会持续软化，在脱水后又逐渐部分恢复。考虑饱水软化的土体力学性能数学表达式为[17,193E一／ze。2s(1)C一以e“s(2)∞一fel。s(3)；。一j‘s叫u。一to(4)f。一<(4) 16中国公路学报2017年式中：E为土体弹性模量；c为土体黏聚力；9为土体摩擦角；／l，z，口，b，f，g均为拟合参数，且均为正数；t。为等效饱水时间；t。为饱水时间；t。为脱水时间。一般而言，土体的抗剪强度与法向总应力、基质吸力及饱和度之间有密切的关系，考虑非饱和效应的土体抗剪强度计算公式为[20]rf—c+antan(9)(5)式中：n为土体抗剪强度；口：为法向有效应力。3．2力学计算模型、参数及边界条件根据路堤内部土体孔隙水压力、饱和度、水力梯度、等效饱水时间及坡前水位压力在水位升降过程中不断变化的实际情况，建立与渗流数值模型同网格的力学计算模型，并在力学计算模型中导入不同时刻坡前水位压力及土体孔隙水压力，修正土体重度，设置土体渗透力，赋值土体力学参数的基础上，采用摩尔一库仑弹塑性本构模型分析不同时刻路堤应力、应变特征。力学分析边界条件：AB的竖直位移设置为0，BC，CD，GA的水平位移设置为0。相关力学参数：炭质泥岩力学性能饱水软化数学表达式中的相关参数，通过采用式(1)～(3)拟合不同饱水时间的炭质泥岩三轴剪切试验结果得到。炭质泥岩、砂质粘土的其他物理力学参数通过室内常规土工试验得到，如表1，2所示。表1炭质泥岩物理力学性能参数Tab．1Physical&MechanicalParametersofCarbonaceousMudstone饱和重度y。／残余重度yr／性能参数泊松比u(kN·m一3)数值23．7320．480．34性能参数u／MPaX／s一1＆／kPa数值28．472．35×10—420．73性能参数b／s一1，／(。)g／s1数值5．47×10—429．242．96×10—4表2砂质黏土物理力学性能参数Tab．2Physical&MechanicalParametersofSandyClay性能参数饱和重度7。／(kN·m-3)弹性模量E／MPa泊松比u数值23．8530．590．353．3路堤位移场、塑性应变区演化规律水位升降期，路堤内部土体物理力学参数不断变化，与此相适应，路堤位移场也随之动态变化。水位升降过程中，路堤坡面水平往右10m内位移场(下文简称路堤位移场)时空演化规律如图13所示(图13中位移最大值为3．9×10_m)。f=0dt=2dt=4dt=6dt=8df=10dr=12df=14df=16df=18dt=20dt=22dt----24dt=26dt=28d一囊曩≯7一囊墨≯7i≤曩霉7／复t暑7√囊墨7。c，磊墨歹■复叠≯oi曩墨7，≤三；；i，；’，。菇；；i夕’7，，≤三i；!，；一7，≤{；；i，；7／f；i；i多77，≤；；；i／；／，彳兰!；i，；’，{兰；；三／；／，7，，《兰兰；乡夕7：z主兰三；三夕，《兰；；，乡’么至；i!z，’．，￡{i；i乡夕7，，<主；；；，乡5／，。<{；；；多，’。+，车鍪；；乡／箧i箩；耄叁垂i；鬈签；；芝签i多耄圣垂菱至；笔叁垂薹萝笔叁垂篓；；笔叁垂錾多≯7图13水位升降过程中路堤位移矢量图Fig．13DisplacementVectorDiagramofEmbankmentDuringProcessofWaterLevelFluctuation由图13可知：①水位上升期(o～10d)，由于坡向的渗透力合力降低，土体力学参数软化，饱和度升前水位压力升高，沿z，Y正方向的渗透力合力增高，孔隙水压力增大，在上述因素作用下，导致路堤大，导致路堤位移场位移矢量沿z，Y正方向的分量位移场位移矢量沿z正方向的分量逐渐减小。与不断增大。②高水位恒定期(10～30d)，沿z正方此同时，由于沿Y正方向的渗透力合力不断增大，T引1T别1名 第5期曾铃，等：水位升降过程中崩解预处理炭质泥岩路堤稳定性分析17因此，路堤位移场位移矢量沿Y正方向的分量持续增大。③下降前期(30～34d)，坡前水位压力下降，沿z，y正方向的渗透力合力减小，导致路堤位移场位移矢量沿z，y正方向的分量快速减小。④水位下降末期及低水位恒定期(34～60d)，由于水体向外渗出，渗透力方向在z，y上为负方向，其值逐渐减小，且由于土体力学参数逐渐恢复，饱和度降低，孔隙水压力减小，最终引起路堤位移场位移矢量沿59，y负方向的分量都逐渐减小。水位上升期、高水位恒定期、水位下降前期(o～34d)，路堤内部无塑性应变区分布，但在水位下降末期及低水位恒定期，路堤坡面水平往右10m内产生了塑性应变区(下文简称路堤塑性应变区)，其时空演化规律如图14所示。t=50df=52df：=54dt=56dt=58dt=60d图14水位下降期及低水位恒定期路堤塑性应变区空间分布(单位：10_5)Fig．14DistributionofPlasticStrainZoneofEmbankmentDuringWaterLevelFallingStageandLowWaterLevelConstantStage(Unit：10_5)由该14图可知：水位下降末期(34～40d)，路堤坡前水位压力下降，坡外水体向路堤内的推力消失，且路堤内部水体还未及时排出，土体抗剪强度持续下降，在上述多种不利因素下导致路堤下部塑性应变区面积逐渐增大；在低水位恒定期(40～60d)，由于路堤内水体已经逐渐排出，土体重度减小，且路堤土体抗剪强度参数逐渐恢复，进而呈现路堤塑性应变区面积逐渐减小的现象。4结语(1)本文提m了一种能同时考虑坡前水位压力、孔隙水压力、孔隙水重力、渗透力、软化、非饱和强度的路堤稳定性评价方法，具有较强的适用性和针对性。(2)水位上升期及高水位恒定期，路堤内部地下水位逐渐升高；孑L隙水压力升高幅度与高程成反比，饱和度升高幅度与高程成正比；水平向内、竖直向下的渗透力及渗透力峰值均先增大，后减小。(3)水位下降期及低水位恒定期，路堤内地下水位逐渐降低；孔隙水压力降低幅度与高程成反比，饱和度降低幅度与高程成正比；水平方向的渗透力自水平向内转变为水平向外，其值先增大，后减小；竖直向下的渗透力呈“0”形分布，极小峰值先减小，再增大，后不断减小，而竖直向上的极大峰值持续增大。(4)水位上升期及高水位恒定期，路堤位移场水平向内的位移先增大，后减小，竖直向上的位移不断增大。水位下降期及低水位恒定期，路堤塑性应变区先增大，后减小；路堤位移场位移矢量自水平向内、竖直向上转变为水平向外、竖直向下，其值均表现为先增大，后减小。(5)本文提出的路堤稳定性分析方法没有考虑损伤的影响，且在进行路堤渗流及稳定性分析时没有考虑土水特征曲线动态变化对路堤渗流特征的影响。在后续研究中可以考虑将损伤效应与非饱和渗流相结合来对浸水路堤稳定性进行全面研究。参考文献：References：[1]LIANGC，JAKSAMB，OSTENDORFB，eta1．InfluenceofRiverLevelFluctuationsandClimateonRi—verbankStability[J]．ComputersandGeoteehnics，2015，63：83—98．[2]赵志刚，赵炼恒，李亮，等．水位升降对顺层岩坡稳定性影响的上限分析方法[J]。铁道科学与工程学报，2012，9(3)：51—57．ZHAOZhi—gang，ZHAOI。ian—heng，LILiang，eta1．UpperBoundStabilityAnalysisforParallelBeddingRockSlopeSubjectedtoWater1，evelFluctuations[J]，JournalofRailwayScienceandEngineering，20]2．9(3)．5]一57．T刮㈧1下引剐上 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