降雨入渗对路堤边坡稳定性研究

降雨是边坡浅层破坏主要因素.在模拟降雨入渗对边坡的稳定性时,通常没有考虑入渗-产流和流体-固体的耦合过程,只是通过施加流量边界或零水头边界,求得暂态孔隙水压力的分布,采用非饱和土极限平衡理论计算边坡稳定性.实际上,降雨入渗过程是地表径流-地下渗流和流体-固体的固结过程.建立了在降雨情况下地表径流-地下渗流和非饱和土渗透固结方程,通过数值模拟对边坡在降雨下的稳定性进行了分析,并通过算例论证了在降雨情况下路堤边坡破坏情况.     

基于改进极限平衡法的非饱和边坡稳定分析

研究目的:极限平衡法是非饱和土边坡稳定分析最为常见的方法之一,但由于降雨入渗时边坡的渗流场是瞬态的,这导致很多工程在使用极限平衡法进行边坡稳定分析时常常使用了错误的有效应力及剪切强度。本文以合福铁路古田北站的非饱和土边坡为研究对象,在改进极限平衡法、室内试验及数值模拟的基础上进行降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响规律研究。研究结论:(1)降雨量、降雨频率、降雨时间与非饱和土边坡的瞬态渗流场、有效应力场及边坡稳定安全系数密切相关;(2)通过计算确定古田北站非饱和土边坡失稳发生在5月份,这与边坡实际失稳的时间吻合;计算确定的边坡滑移位置与边坡实际滑移位置也相同;(3)数值分析结果表明,采用改进的极限平衡法来预测非饱和土边坡的稳定性是有效的,可以作为施工方案的依据。     

降雨对土体边坡稳定性的影响

应用非饱和土水分运动基本理论建立了二维降雨入渗 计算模型,编制了计算程序,用于计算雨后土体的瞬态含水率 分布,将总粘聚力引入抗剪强度公式,采用极限平衡方法,讨论 了降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性的影响。     

非饱和黏性土土水特征曲线的分形特性研究

铁路工程中地基土往往处于非饱和状态,而土水特征曲线是表征非饱和土工程特性的重要关系曲线,进行铁路地基土土水特征曲线的研究,对分析其沉降特性具有重要理论意义。基于Van Genuchten模型,得到非饱和土土水特征曲线空气进气值的理论解;并结合非饱和土孔隙体积的分形模型,得到一种利用Van Genuchten模型参数直接求解分维数的方法。通过非饱和土压力板仪测量4种不同干密度和初始含水率情况下的非饱和黏性土土水特征曲线,分析干密度和初始含水率对非饱和黏性土分维数的影响。研究结果表明:建议的分维数计算方法是合理的;非饱和地基土分维数与干密度近似呈线性关系,并随着干密度的增大而增大;非饱和地基土分维数与初始含水率也近似呈线性关系,但随初始含水率的增大而减小。     

公路边坡降雨引起的渗流分析

利用饱和-非饱和土的渗流理论,对公路边坡在降雨过程中的渗流规律进行了分析,用有限元法和有限差分法来模拟雨水在土坡中的渗流过程,为公路边坡的稳定性分析和滑坡预测提供重要的分析数据.     

降雨入渗条件下边坡稳定性分析

基于非饱和土力学理论,利用有限元方法对降雨条件下边坡的饱和-非饱和渗流及稳定性进行探讨。数值分析表明,雨水入渗使边坡非饱和区土体的基质吸力减小,是导致边坡稳定性降低的主要因素。     

黏性地基土非饱和SWCC试验研究

针对合肥地区某非饱和黏性铁路地基土,利用非饱和土压力板仪进行考虑干密度和初始含水率的非饱和SWCC试验,结合Van Genuchten模型分析干密度和初始含水率对非饱和SWCC参数的影响特性。研究结果表明:随干密度的增大,非饱和土SWCC中反映的空气进气值会增大,而孔隙尺寸反映参数会变小;随初始含水率的增大,非饱和土SWCC中反映的空气进气值会减小,而孔隙尺寸反映参数会变大。     

铁路道床振动特性的三维离散元分析

研究目的:铁路碎石道床是一种典型的散粒体结构,为突出考虑道砟颗粒的散体特性,运用离散元法建立轨枕-道床空间耦合的颗粒流模型.通过加载高速列车动荷载时域谱,研究铁路道床在高速行车条件下的振动特性和道砟颗粒的动态响应.研究结论:通过建模和计算,将计算结果与已有试验结果相对比,验证了模型的正确性;在此基础上对铁路道床的振动特性进行分析,结果表明:动荷载作用下道砟之间的接触力按近似45°角的规律传递;相邻轨枕下方道砟颗粒的振动加速度和道砟接触力存在振动叠加作用,道砟颗粒的振动加速度、道砟接触力及道砟颗粒动位移随道床深度的增加而递减.     

张集铁路玄武岩崩塌落石特征研究

研究目的:通过对张集铁路玄武岩崩塌落石特征的研究,探索玄武岩崩塌落石分布与地形地貌和地层结构的关系及形成机理,确立塌落岩块形态、运动轨迹,建立影响距离公式,为玄武岩地区铁路工程设计和防护措施的选择提供依据.研究结论:张集铁路玄武岩多位于地表和夹杂于砂砾土、粘性土和第三系泥砂岩中,覆盖在山顶上的玄武岩常形成危岩陡壁,是崩塌落石的主要来源;崩塌的严重程度与下伏地层及其产状有关,逆层山坡比顺层山坡更易形成崩塌落石;崩塌落石岩块多以块状和不规则球状为主,发生概率与体积呈反比.     

境外铁路路基软岩边坡整治实例分析

为合理地对境外铁路路基边坡进行整治,对尼日利亚拉伊铁路部分区段路堑边坡的溜坍原因进行分析,重点阐释雨水及施工工艺等因素导致边坡溜坍时所采取的临时防护措施。同时,借助岩土分析软件GEO-STUDIO中的SLOPE/W与SEEP/W模块,构建降雨条件下的境外铁路路基边坡数值模型,采用施工现场所取土样的基本物理力学指标作为模型参数,结合境外铁路特点与边坡稳定性计算结果,提出合理可行的路基边坡整治措施,并对整治后的边坡进行监测。研究结果表明:整治方案有效地解决了路基边坡溜坍病害对线路稳定和铁路行车安全的影响,对海外同类型工程具有一定的借鉴作用。     

现代齿轨铁路有砟道床阻力及轨道力学特性

齿轨铁路具备优越的爬坡性能,国外多铺设于山区旅游线路,我国尚无应用。针对齿轨铁路线路坡度大的特点,基于离散单元法建立大坡度有砟道床离散元模型,研究道床纵向阻力随坡度变化规律,并以所得结论为基础,建立齿轨铁路空间耦合有限元模型,对Strub模式齿轨铁路轨排稳定性及结构受力变形进行计算分析。研究结果表明:(1)道床纵向阻力随轨道坡度的增大而呈现余弦规律衰减,对齿轨铁路进行设计时,应对其进行重点考虑;(2)当5节车编组、轨道坡度25%时,轨枕弯矩最大值1.53 kN·m,不会对轨枕造成破坏;(3)轨枕最大位移量为0.79 mm,轨排结构不会失稳;(4)齿轨纵向位移峰值0.82 mm,齿轨最大应力位于齿根部位,峰值为75.8 MPa,齿轨满足要求强度。     

加固膨胀土边坡的单排抗滑桩受力性能分析

根据边坡浅表层的膨胀力随深度变化模型,将膨胀力引入到抗滑桩受力分析及膨胀土边坡稳定性分析中。基于4类经典的边坡稳定性极限平衡条分法并考虑桩间局部土体对抗滑桩的摩阻作用,给出膨胀土边坡抗滑桩的剪力计算方法—在给定设计安全系数下以桩身剪力取得最大值为条件迭代计算,得到了是否考虑抗滑桩桩间土体摩擦作用的桩身剪力上、下边界值的解,以及在给定安全系数下的加桩边坡潜在最危险滑面位置的圆弧型滑面搜索算法。对云桂铁路一工点膨胀土路堑边坡实例分析结果表明:考虑膨胀力时桩身剪力较不考虑膨胀力时显著增大,膨胀力越大剪力也越大;若不考虑膨胀力剪力约降低80%~90%,偏于不安全;通过简化Bishop法、Morgenstern-Price法和Spencer法分析得到的抗滑桩剪力结果较为接近,而Fellenius法的计算结果则大于前三者,最大偏差约20%。     

铁路下穿式结构施工受轮轨作用力的影响分析

针对既有线下隧道施工引起的轨道变形而加大轮轨作用力的情况,以在建地铁南京站为例,通过弹塑性动力有限元法分析行车动荷载对轨下施工中隧道的影响,同时分析了由于轨下构筑物的存在对路基内动应力的影响。分析中采用轨枕—道床全支承模式,土体采用理想弹塑性动本构模型,分别考虑了轨道不加固情况和采用D24型便梁加固两种情况,计算得到了隧道上覆土体及隧道初衬结构的动力响应。对两种情况的计算结果进行比较,表明对线路采取便梁加固后,隧道拱部土层的附加动应力减小了76%,而初衬的附加动应力减小了58%,便梁加固时减小了列车动荷载对施工期隧道的影响,有利于初期支护的施工;轨下构筑物的存在将减弱列车动应力往深层传递的衰减,在既有线路的地下构筑物施工中应引起重视。     

合福高铁某隧道进口高边坡稳定性分析

对合福高铁某隧道进口高边坡的工程地质条件进行勘察,并依此进行边坡稳定性分析。根据某隧道进口高边坡的特点,选择典型断面,分别采用极限平衡法和有限元强度折减法建立分析模型,系统分析高边坡在开挖完成后的稳定性以及支护条件下边坡的稳定性,为边坡支护设计提供理论依据。     

车载下冻土路基稳定性的有限元计算分析

根据车载下冻土路基受力特征,应用虚拟裂纹的概念,并考虑了冻土特有的冰体胶结力作用,提出了路基稳定性的二维模型。应用断裂力学理论,对车载下路基简化模型进行理论推导,建立了在车载及胶结力作用下的路基破坏过程的计算公式,可以计算路基破坏的特征参数,为路基稳定性设计提供参考和依据。在计算方法上采用了半解析有限元法,即计算车载引起的破坏用有限元法,计算胶结力引起的破坏用解析法,然后将二者结合起来计算整个破坏过程。给出了数值算例,计算了不同土质的破坏过程及特征值,与理论预测值相符,说明了方法的有效性。     

山区铁路路堑边坡滑塌整治技术研究

山区铁路路堑边坡常出现滑塌现象,为保证铁路运营安全,需及时采取整治措施。本文以某铁路滑塌路堑边坡为例,根据现场调查、地质水文资料,结合数值模拟结果剖析路堑边坡稳定性及滑塌机制,并对引起边坡滑塌的因素制定针对性整治措施。结果表明:连续降雨以及长期排水不畅会导致地层性质减弱、滑动面下移,将诱发加固边坡发生二次滑塌;为减少对既有边坡防护的扰动破坏,对二次垮塌边坡挡护进行合理加固补强亦可满足边坡稳定要求。     

大瑞铁路澜沧江特大桥岸坡稳定性分析

大瑞铁路澜沧江特大桥为大瑞铁路控制性工程之一。桥址位于澜沧江断裂内,地形地质条件复杂,岩体结构特征复杂,岸坡稳定性控制拱座基础的稳定。通过工程地质调绘、物探、钻探等方法和手段,查明岸坡的地质条件,采用赤平投影、离散元法、强度分析等方法对岸坡稳定性进行研究。分析表明瑞丽岸存在形成危岩体的条件,易形成大型崩塌;岸坡坡面岩体存在拉应力区,瑞丽岸拱座下方易引起拉裂破坏。分析岸坡天然状态、加载后、地震条件下的稳定性以及水位以上及以下的稳定坡角,并对岸坡及墩台基础进行稳定性评价,为基础的布置及设计提供依据。     

土工材料在加陡路堤边坡中的应用分析

研究目的：迫于土地资源日益紧张、修建平原地区铁路填料匮乏的压力，探索和寻求采用土工合成材料加陡路堤边坡坡率，以达到节省土地资源的目的。研究方法：结合西安枢纽北环线工程实例，采用填料和土工材料的试验力学参数，通过对各种边坡稳定性检算方法的分析比较后，选用圆弧滑动面垂直条分法对路堤稳定性进行了分析。研究结果：得出路堤边坡内分层铺设高密度聚乙烯单向土工格栅加筋带、适当加陡路堤边坡坡率，能满足现行规范对路堤边坡稳定性的要求。研究结论：理论研究和工程实践表明，采用土工合成材料加陡路堤边坡坡率在平原高产农田区能节省珍贵的土地资源，具有良好的经济效益和社会环境效益。     

爆破荷载下岩质直立边坡预应力锚板墙动力响应机理

以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程开挖形成的岩质直立边坡为原型,利用FLAC3D软件建立数值计算模型,分析预应力锚板墙边坡支护结构在不同开挖位置的爆破荷载作用下的动力响应特性。在此基础上,讨论锚杆预应力大小、爆破峰值荷载和锚固段长度几种参数对于支护结构受力状态和结构变形的影响。计算结果表明:爆破作用下锚杆轴力增量分布与静力作用下相似,并且锚杆轴力增量和板墙位移都在边坡中部达到最大,而上下位置较小。对比锚杆轴力增量和板墙水平位移增量的数值模拟和理论计算结果,验证了板—锚结构之间存在的变形协调现象。通过各种影响因素的计算结果分析得到了岩质边坡预应力锚板墙支护在爆破作用下的动力变化规律。     

基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法研究

依托软土地区某典型基坑工程,研究基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法。结合该工程土体修正摩尔–库伦模型参数,建立96个不同工况下的有限元模型。通过对有限元计算结果的分析和拟合,推导能够综合考虑基坑开挖深度、支撑系统刚度和基坑距路基坡脚距离3个因素的高铁路基最大水平位移和最大沉降的简化计算公式,提出受基坑开挖影响的路基水平位移、沉降的预测曲线,并给出相应的预测流程。结果表明:在双对数坐标中,当基坑距路基坡脚距离相同时,路基最大水平位移与开挖深度的比值(δhmax/H)、路基最大沉降与开挖深度的比值(δvmax/H)均与支撑系统刚度ρ基本呈线性关系;可用图10中的折线ABC、图13中的折线DEFG分别预测路基水平位移、路基沉降;简化分析方法能较好地预测软土地区类似依托工程土层条件下受基坑开挖影响的高铁路基变形。