不同材料填筑顺序对高填方路堤稳定性影响分析-论文.pdf

第2011卷3年箜36翅月水利与建筑工程学报Vo1．1lNo．3JournalofWaterResoIesandeL1Jun．，2013不同材料填筑顺序对高填方路堤稳定性影响分析李华2，洪宝宁1,2，丁志宇1,2，李体康，2(1．河海大学岩土工程科学研究所，江苏南京210098；2．河海大学岩石力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京210098)摘要：通过有限元模拟，对不同土石方比例、压实状态下，倒装填筑结构路堤的稳定性进行分析，得到了一些有价值的结论，以期对将来的路堤建设中提供一种可借鉴的方法。其研究表明：在倒装结构路堤中下层填土层的高度控制在10in范围以内，路堤边坡稳定安全系数较大(大于1．4)，且能满足工程上设计要求；通过对路基基底、填土层和填石层的压实度提出了不同的要求和处理措施，足以保证整体结构的稳定性。关键词：倒装结构；稳定性；土石方比例；压实度中图分类号：U416．12文献标识码：A文章编号：1672—1144(2013)03—0019一o4AnalysisonEfectofDiferentMaterialFillingOrderonStabilityofHighEmbankmentLIHua，HONGBao．ning，一，DINGZhi—yu一，LITi．kang’(1．GeotechnicalEngineeringResearchInstitute，HohaiUnive~ity，Nanjing，~angsu210098，China；2．LaboratoryofMinistryofEducationforGeomechanicsandEmbankmentEngineering，HohaiUniversity，Nanjing，Jian．gsu210098，China)Abstract：ByusingFEMsimulation，thestabilityanalysisiScarriedoutfortheinversivefillingstructureembankmentindifferentearth-rockproportionandcompactiondegreetogetthevaluableconclusionswhichcouldprovideareferablemethodforthefutureconstructionofembankments．Theresultsshowthattheheightoftheearthfillwouldbecontrolledwithinarangeof10meters，t}leslopestabilitysafetyfactorwouldbelarger(1argerthan1．4)，whichcouldsatisfythere—quirementsofengineeringdesign；Thedifferentrequirementsandmeasuresproposedinthecompactiondegreeoffounda—tion，earthfillandrockfillcouldperfectlyensurethestabilityofoverallstructure．Keywords：inversivestructure；stability；earth-rockproportion；compactiondegree随着道路建设的发展，高速公路逐步向山区丘2003年，邓卫东E2J从破坏机理、稳定性计算方法、填陵地区延伸。在山区丘陵地区修建高速公路不可避土土性参数试验方法、稳定安全系数取值等方面进免的会面临地形、地貌和地质环境复杂等诸多不利行了研究，形成了较完善的高填路堤稳定性设计的因素，给设计和施工带来了一系列的问题和挑战，诸理论与方法；2004年，叶季平J在现场勘察及室内试如原生态环境破坏严重、土地利用率低、施工组织困验的基础上，采用瑞典圆滑分析法，对金湖边坡中高难等问题，严重影响当前工程建设目标的顺利实现。度最大的断面按原开挖的边坡稳定性进行了多种工建设中高填方(甚至超高填方)路堤在山区丘陵地带况的计算分析与评价，指出了边坡产生塌滑的原因。高速公路建设中常常会遇到，而且在相当一段时间本文依托广东云浮至罗定高速公路(即云罗高内还将会越来越多。如何在该路段减少圬工工程速)二标高填方施工方案，用有限元法和极限平衡法量[、提高施工速率、增强路堤稳定等一直是工程界研究倒装结构路堤的稳定性，讨论在不同土石方比和学术界所关心的热点问题和难点问题。近年来，例下稳定性的差异，并概括了在路堤填筑过程中对许多学者在高边坡稳定性方面做过许多研究，如压实度的控制要求。收稿日期：2012—10—05修稿日期：2012．11—22基金项目：国家自然科学基金项目(51009054)；教育部科学技术研究重点项目(109077)；江苏省自然科学基金(BE20W513)作者简介：李华(1986一)，男，山东莱芜人，硕士研究生，研究方向为岩土工程。 22水利与建筑工程学报第11卷}鞴{使其压实度不小于93％，每填高2m，用冲击式压路=2∞”如∞机补强压实面。坡面可采用大块石码砌，码砌厚度为1m。(3)填石层压实度控制填石路堤填筑时石块大面向下摆放平稳，紧密靠拢，所有缝隙用小石块或石屑填塞。超粒径石料在填筑前进行破碎。填方路堤要求分层填筑压实，所有粒料粒径不大于30cm，最大粒径不宜超过层厚的2／3。通过施工参数和碾压遍数对压实质量进行图5不同填土层高度与安全系数的变化曲线控制。采用压实沉降差进行检测。当最后两遍的沉从图5的变化曲线可以看出：降量小于5laln时，认为碾压合格满足压实度要求，(1)有限元法和极限平衡法分析计算路堤边坡即可停止碾压。每填高2rn要用冲击式振动压路机的稳定安全系数的结果较为吻合，一般情况下，极限复压45遍。坡面采用大块石码砌，码砌厚度在平衡法的计算结果比有限元法的计算结果稍大；1．5m～2m之间(2)当填土层的高度在10m以内时，随着填土层高度的增加，安全系数逐渐减小，说明该阶段土层4结论厚度增加对稳定性控制不利；(1)山区丘陵地区修建高速公路采用倒装结构(3)当填土层高度在10m～16m时，随着填土路堤，在环境保护、土地利用率、施工工序和成本等方层高度的增加，安全系数基本保持不变；面，比常规的路堤结构有更大的优势和可应用空间。(4)当填土层的高度大于16m时，随着填土层(2)采用有限元法和极限平衡法计算倒装结构高度的增加，安全系数有增大的趋势，但增大幅度有路堤的稳定性，分析了在不同土石方比例下倒装结限，这主要是由于上部填石重量减小引起。构路堤稳定性的变化规律，确定了满足结构稳定性从上面的分析中可以看到，填土层的高度控制的土石方比例范围，验证了该结构满足路堤稳定性在10m范围以内，倒装结构路堤会有较大的稳定安控制的要求。土层的高度控制在10m范围以内，倒全系数(大于1．4)，且能满足工程上设计要求_7J。装结构路堤会有较大的稳定安全系数(大于1．4)，因此，从稳定性方面考虑，此倒装填筑结构路堤在实且能满足工程上设计要求。际工程应用中是可行的。(3)在路堤填筑过程，对路基基底、填土层和填石层的压实度提出了不同的要求和处理措施，以保3改善稳定性的其它措施证整体结构的稳定性。(1)路基填筑表层处理参考文献：路基基底换填处理要求严格保证干水条件作[1]霍书秀．路基计价方及土石方调配研究[J]．交通世界，业，如换填基坑积水严重，应开挖临时排水沟排水或2012，1(1)：115—116．采用抽水机抽水等多种措施进行处理。换填层要求[2]邓卫东．高填路堤稳定性研究[D]．西安：长安大学，分层填筑并严格压实，分层厚度不宜大于30cm，其2003：101一l19．中换填土层要求为砂性土或全一强风化岩块，采用[3]叶季平．金湖泵站高边坡稳定性研究[D]．武汉：武汉大高性能压实机补强压实，压实度不小于93％_8J，填学，2004：29—48．筑石料的压实度要求按沉降差法进行控制。[4]聂守智．基于有限元强度折减法的边坡稳定性数值研究[D]．西安：西安理工大学，2010：32．48．(2)填土层压实度控制[5]陈希哲．土力学与地基基础(第四版)[M]．北京：清华为保证修整路堤边坡后的路堤边缘有足够的压大学出版社，2004：169—212．实度，每层填料铺设的宽度，每侧应超出路堤的设计[6]裴利剑．有限元强度折减法土质边坡稳定性分析[D]．宽度500rain。在施工过程中对土的含水率应及时昆明：昆明理工大学，2009：68—70．测定，及时调整，在接近最佳含水率时进行碾压。当[7]中华人民共和国交通部．JTG30—2004．公路路基设计超过最佳含水率±2％时，填料应进行翻晒或洒水。规范[S]．北京：人民交通出版社，2004：11-13．每层松铺厚度不宜超过30cm，碾压前先用推土机整[8]中华人民共和国交通部．JTGF10—2O06．公路路基施工平，并做成2％的横坡，碾压时轮迹应重叠20cm宽，技术规范[s]．北京：人民交通出版社，2006：9-21．