气泡轻质土与微型桩复合体系快速修复山区路基边坡理论及方法研究

发布时间：2020-08-31 11:23

　　山区公路由于地质构造复杂,岩层破碎、节理裂隙发育、风化程度高等原因,在强降雨、车辆荷载、爆破、地震等诱发因素作用下极易发生山体滑坡、崩塌等地质灾害。伴随公路的快速发展,公路里程的增多,山区公路路基边坡破坏导致的突发断道情况逐渐增多,对人民的正常生活和社会经济活动产生很大的影响。由于山区公路特殊的环境导致抢修工作面点少面少、空间有限,传统抢修方式效率低、时间长,难以实现山区公路路基边坡的快速修复。论文结合重庆市交通委员会重点科研项目“重庆地方干线公路突发断道应急抢修技术研究”,在梳理总结国内外相关研究成果的基础上,通过现场调查、室内试验、理论分析、数值模拟等方法,对气泡轻质土与微型桩复合体系快速修复山区路基边坡理论及方法进行了系统研究。通过本文研究,得到如下成果:(1)根据气泡轻质土轻质、高强、易于快速施工等特性和微型桩受力性能好、施工速度快等特点,提出并设计了适用于山区公路路基边坡快速修复的气泡轻质土与微型桩复合支护体系。(2)气泡轻质土三轴压缩试验结果表明,其应力应变关系曲线在塑性变形阶段呈现出应变软化和应变硬化两种不同特征,针对这两种不同特征,分别采用软化模型和双曲线模型进行拟合,获得了气泡轻质土本构模型。(3)地质因素包括地形地貌、地层岩性和地质构造等是山区公路路基边坡地质灾害发生的重要内在因素,降雨强度、降雨持时和地下水位等是山区公路路基边坡地质灾害的重要诱发因素。(4)建立轻质土与微型桩复合体系的力学模型,利用水平力作用下桩变位(y)与桩周土抗力(p)的关系曲线与气泡轻质土应力应变曲线之间的相关关系,得到微型桩在不同深度的气泡轻质土中的p-y曲线;依据微型桩受荷段与锚固段在滑面处满足变形协调,建立微型桩弹塑性力学分析模型及总体控制方程,利用差分法求解水平荷载作用下气泡轻质土中的微型桩内力及变形。(5)采用数值分析方法研究了复合结构体系的力学特性和变形特征,并进行优化设计。微型桩主要承担剪力和弯矩,且剪力与弯矩最大值均位于路基边坡滑面处;在相同路基边坡回填高度情况下,微型桩剪力及弯矩均随着滑移面水平夹角的增大而增大;在相同滑移面水平夹角情况下,微型桩剪力及弯矩随回填高度增大而增大;竖向位移最大值出现在路基的顶部,随着垮塌底面与水平面夹角的增大呈减小趋势;车辆荷载对复合支护体系竖向位移影响较大,增加土工格栅、优化气泡轻质土施工步骤以及提高气泡轻质土强度等方法能够有效减少路基边坡竖向变形、优化复合支护体系的受力特征以及提高稳定安全系数。(6)进行了工程应用研究,对气泡轻质土与微型桩复合支护体系工程设计流程进行梳理,结合工程案例从强度、抗滑移、抗倾覆和地基承载力等方面对筑体进行设计,从微型桩选型、桩位、排距、间距、桩长等方面对微型桩进行设计。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U416.1
【部分图文】：

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.2 2007-04-04 国道 319 彭水段因持续暴雨浸泡引起了近 30 米路基early 30 meters of road base collapse was caused by a continuous rainstPengshui section of the state road 319 onApril 4, 2007. 6 月 23 日，受暴雨影响，国道 318 线 1906K+750 于 20 日，体积约 1100 立方米, 造成断道；同日，县道天（生桥）塌方，体积约 500 方，造成断道;2008 年 8 月 29 日，重庆 1

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【参考文献】