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山区公路多沿山间河流沟谷分布,其路基与普通路基的显著差别在于河(库)水的存在。河(库)水的存在,改变了沿河路基边缘的水动力条件,使得沿河路基遭受水流的冲刷、地下水的渗透与浸泡等不良作用,导致沿河路基的变形和失稳破坏频繁发生。众多学者针对水流对路基的冲刷及其防护作了大量的研究,但实际上沿河路基的失稳是路基岩土体与河水、地下水、地表水等多种因素长期相互作用的结果,是一个动态过程。为了解决沿河路基防护工程中的关键技术问题,建立科学的沿河路基防护工程与支挡结构设计方法,有必要对沿河路基动态失稳机理进行深入的研究。
论文在总结前人研究成果的基础上,主要进行了以下几方面的工作:
(1)阐述了沿河路基的渗流特征,并通过渗流场和应力场的机理分析运用混合分析法引入了流.固耦合分析的数学模型;
(2)采用室内物理模型试验,对山区公路沿河路基动态失稳机理进行研究,内容主要包括设计和制作模型试验设备研究不同结构和不同类型的沿河路基岩土体在复杂水力边界条件下的动态失稳机理、利用模型试验成果分析不同水力边界沿河路基内孔隙水压力的分布;
(3)利用室内物理模型试验,研究平面应变条件下Henkel系数随荷载变化的变化规律;
(4)从渗流基本理论出发,利用FLAC的稳定性分析方法和流.固耦合计算理论对室内模型试验进行数值分析,对水位上升、下降及不同降雨强度时渗流场和应力场的变化情况进行了分析和探讨,并将数值分析结果与物理模型试验进行对比;
(5)考虑岩土体材料的渗透性、河流水位、不同降雨强度及渗流时间对沿河路基稳定性的影响,运用FLAC程序进行不同状态的组合分析。
物理模型试验及数值分析结果具有一定规律性,可用于沿河路基失稳成因分析、评价沿河路基稳定现状及优化设计其支挡结构。