基于三维Merchant模型的公路改扩建工程路基变形特性研究

为进一步分析不均匀沉降对改扩建工程的影响,提出了适用于新疆地区的拼接路基填筑材料设计指标,采用有限元法分析了填筑材料特性对改扩建公路的影响。首先,介绍了三维DruckerPrager模型表达式。考虑到Drucker-Prager模型无法模拟路基工后沉降中存在的蠕变变形,采用了三维Merchant模型的Prony级数表达式模拟蠕变变形量。依据连霍高速(G30)新疆境内小草湖—乌鲁木齐段改扩建工程标准断面参数,建立了有限元模型并探讨了填筑材料物理参数对新旧路堤附加变形、沉降差异和路面变形的影响规律。结果表明:随着填筑材料弹性模量的增加,新旧路堤附加变形、沉降和沥青路面变形显著减少;拼接路基竖向位移和不均匀沉降随着黏聚力c的减小,先减小后增大。黏聚力c和内摩擦角j主要影响范围是新路基中心至右路肩处。