土工格栅加筋路堤变形与稳定性研究

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土工格栅加筋边坡被广泛运用于软基处理、旧路改扩建路堤拼宽、路基填挖结合部、路堤边坡加固中,其加筋法的原理是在土中设置抗拉强度高的筋材,通过筋材与土体之间的相互作用来约束土体的应力应变,从而使土体整体的力学性能得到提升,整体的强度得到增强。本文将通过进一步对加筋路堤作用规律进行研究,分析加筋路堤变形及稳定性影响因素,从而为加筋路堤合理设置提供一定理论支持。本文依托山西省祁县至离石高速公路项目,并结合相关资料对土工格栅的加筋作用机理及路堤稳定性进行分析,同时采取ABAQUS有限元软件,建立边坡模型,针对不同条件下加筋路堤变形与稳定性进行分析研究。主要研究内容及成果如下:(1)通过查阅相关文献,对土工格栅的加筋机理、内部受力破坏机理、加筋土路堤边坡的破坏方式及加筋土路堤边坡稳定计算方法进行分析。(2)针对线弹性模型及弹塑性模型进行理论研究;根据现有的知识体系及相关文献,对模拟边坡计算中所用的强度折减法的基本原理及其破坏准则作深度剖析。(3)采用ABAQUS软件,建立路堤边坡模型进行数值模拟仿真分析,通过对在交通荷载作用下加筋与未加筋路堤边坡变形对比分析,验证土工格栅加筋路堤边坡具有更高的稳定性。研究结果表明:采取加筋的方式可以减弱交通荷载对地基的临界影响深度;在荷载作用次数少时,格栅的效果并未完全体现,加筋与不加筋时路堤顶面的水平位移相差不大;但在循环作用多次后,加筋与不加筋的差别变大。(4)通过建立多个模型,分别对不同加筋长度、不同加筋间距、不同筋材模量及不同边坡比下的路堤边坡计算结果进行研究,以此得出四种变量对于路堤边坡稳定性的作用效果。研究结果表明:四种变量均会对边坡稳定性产生影响,且加筋长度与筋材模量越大则稳定性增强,加筋间距越小稳定性越高,边坡坡比越缓稳定性也越好。
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