【摘 要】
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S形沟谷是我国修建山区公路时常见的一种复杂地形,但目前国内外尚缺乏针对S形沟谷地形下陡坡高路堤的相关研究,例如S形沟谷地形下陡坡高路堤的空间效应机理不清晰;S形沟谷地形下陡坡高路堤各影响因素与其空间效应之间的关系不明确;缺乏针对S形沟谷地形下陡坡高路堤的支挡技术。鉴于上述情况,本文通过相关文献调研、缩尺模型试验和有限元数值仿真分析等手段,对S形沟谷地形下陡坡高路堤空间效应进行较为系统的研究,主要结
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S形沟谷是我国修建山区公路时常见的一种复杂地形,但目前国内外尚缺乏针对S形沟谷地形下陡坡高路堤的相关研究,例如S形沟谷地形下陡坡高路堤的空间效应机理不清晰;S形沟谷地形下陡坡高路堤各影响因素与其空间效应之间的关系不明确;缺乏针对S形沟谷地形下陡坡高路堤的支挡技术。鉴于上述情况,本文通过相关文献调研、缩尺模型试验和有限元数值仿真分析等手段,对S形沟谷地形下陡坡高路堤空间效应进行较为系统的研究,主要结论如下:1、两侧基岸的存在是S形沟谷地形下陡坡高路堤产生空间效应的主要原因,其中起主要作用的是顺时针凸段基岸以及自上而下逐渐变窄收缩的“V”字地形对路堤填土变形的直接阻碍作用,迫使填土体内部的应力发生重新分布,进而将填土体中的部分应力直接传递给稳定的基岸。同时,路堤填土与两侧基岸之间的摩擦阻力也是其产生空间效应的因素之一。2、靠近顺时针凸段基岸的路堤填土受到的变形约束较大,容易形成稳定的支撑。而靠近逆时针凸段基岸的路堤填土变形较大,虽然在竖直切面上会受到“V”字地形的变形约束,但相对于顺时针凸段基岸而言,该支撑是不稳定的。3、沟谷顶宽度(W)、侧岸坡度(β)、沟谷弧度(α)、路堤填高(H)和后缘坡度(θ)均是影响S形沟谷地形下陡坡高路堤变形与稳定性的重要因素。而影响S形沟谷地形下陡坡高路堤空间效应的重要因素分别是W、β、α和H,其中W还是决定其是否存在空间效应的一个决定性因素。4、由灰色关联分析法可得到各主要影响因素与S形沟谷地形下陡坡高路堤空间效应之间的综合关联序分别为:W>β>α>H。由各主要影响因素所占的权重值也可看出,W对其空间效应的影响最强,β与α对其空间效应的影响相当,而H对其空间效应的影响最弱。5、拟合出S形沟谷地形下陡坡高路堤的空间效应计算曲线,并依托该曲线提出一种路堤稳定性降维计算方法,为确定此类地形条件下路堤的三维安全系数提供参考。6、采取“局部抗滑桩技术”或“局部抗滑桩+土工格栅”组合支挡技术,能充分利用顺时针凸段基岸对路堤填土的稳定支撑,并有效解决逆时针凸段基岸对路堤填土支撑不稳定的问题,进而提高S形沟谷地形下陡坡高路堤的安全性,同时也具有一定的经济性。
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