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刚性挡土墙拓宽加筋路基稳定性演变数值模拟

蒋鑫 陈滔 吴玉 朱奇炯 耿建宇 邱延峻

蒋鑫, 陈滔, 吴玉, 朱奇炯, 耿建宇, 邱延峻. 刚性挡土墙拓宽加筋路基稳定性演变数值模拟[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 1000-1008. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.017
引用本文: 蒋鑫, 陈滔, 吴玉, 朱奇炯, 耿建宇, 邱延峻. 刚性挡土墙拓宽加筋路基稳定性演变数值模拟[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 1000-1008. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.017
JIANG Xin, CHEN Tao, WU Yu, ZHU Qijiong, GENG Jianyu, QIU Yanjun. Numerical Simulation on Stability Development of Geogrid Reinforced Widening Embankment with Rigid Retaining Wall[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 1000-1008. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.017
Citation: JIANG Xin, CHEN Tao, WU Yu, ZHU Qijiong, GENG Jianyu, QIU Yanjun. Numerical Simulation on Stability Development of Geogrid Reinforced Widening Embankment with Rigid Retaining Wall[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 1000-1008. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.017

刚性挡土墙拓宽加筋路基稳定性演变数值模拟

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.017
详细信息
    作者简介:

    蒋鑫(1976—),男,副教授,博士,研究方向为道路路基路面工程,电话:13541130607,E-mail: xjiang01@163.com

  • 中图分类号: U416.1

Numerical Simulation on Stability Development of Geogrid Reinforced Widening Embankment with Rigid Retaining Wall

  • 摘要: 为阐释山区公路刚性挡土墙拓宽加筋路基稳定性的动态演变规律及机理,结合山区公路路基拓宽改建多外设刚性挡土墙的特殊性,运用Phase2有限元软件,考虑土-结构相互作用,建立数值模型,所获加筋效果相关结论经离心模型试验宏观验证,开展基于剪切强度折减法的山区公路拓宽加筋路基稳定性分析,探究填土、土工格栅和填土-土工格栅界面三者力学响应动态演变规律及其对路基稳定性的影响. 研究结果表明:铺设土工格栅后路基面差异沉降减小47.1%,墙体最大外倾减小65.4%,路基稳定安全系数提高12.8%;随着剪切强度折减系数增加,填土-土工格栅界面单元滑移失效,但未决定路基稳定性,上层位衡重台外边缘处土工格栅的拉断失效将导致轴向拉力骤降,诱发拓宽路基失稳破坏.

     

  • 图 1  有限元计算模型(未按比例,单位:m)

    Figure 1.  FEM calculation model (not to scale,unit:m)

    图 2  有限元分析所获挡土墙墙面水平位移及路基面沉降分布

    Figure 2.  Retaining wall face horizontal displacement and embankment surface settlement distribution based on finite element analysis

    图 3  离心模型试验示意(未按比例)

    Figure 3.  Centrifuge model test sketch (not to scale)

    图 4  离心模型试验所获路基面沉降分布

    Figure 4.  Embankment surface settlement distribution based on centrifuge model tests

    图 5  强度折减系数SRF与路基最大总位移关系

    Figure 5.  Relationship of strength reduction factor SRF and the maximum total displacement of embankment

    图 6  仅由强度折减产生的总位移矢量及云图

    Figure 6.  Vectors and contours of total displacement produced only by strength reduction

    图 7  最大剪切应变分布云图及单元失效情况(1)

    Figure 7.  Maximum shear strain distribution and element failure(1)

    图 8  最大剪切应变分布云图及单元失效情况(2)

    Figure 8.  Maximum shear strain distribution and element failure(2)

    表  1  土体与挡土墙材料参数

    Table  1.   Soil and retaining wall material parameters

    对象 弹性模量/MPa 泊松比 重度/(kN•m–3 粘聚力(峰值、残余值)/kPa 内摩擦(峰值、残余值)/(°)
    地基、旧路基 120 0.30 22 27、27 26.5、26.5
    新路基 24 0.38 20 5、5 25.0、25.0
    挡土墙 25 000 0.20 24 35、— 10.5、—
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  • 收稿日期:  2016-03-09
  • 刊出日期:  2018-10-01

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