【摘 要】
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重庆地区山区公路建设中存在着大量的软弱土斜坡路堤,由于路堤下的软弱土地基工程性质差,影响公路整体稳定性。常用的处治软弱土斜坡地基的方案是利用CFG桩、管桩、素混凝土桩等措施对地基进行加固,这些措施在实际工程出现了不同程度的地基处治失效,从而发生路堤滑塌、失稳和下沉等工程灾害,严重影响公路建设运营安全。所以研究一种针对重庆地区软弱土斜坡路堤的处治方法是十分有必要的。本论文依托于国家重点研发计划项目“
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重庆地区山区公路建设中存在着大量的软弱土斜坡路堤,由于路堤下的软弱土地基工程性质差,影响公路整体稳定性。常用的处治软弱土斜坡地基的方案是利用CFG桩、管桩、素混凝土桩等措施对地基进行加固,这些措施在实际工程出现了不同程度的地基处治失效,从而发生路堤滑塌、失稳和下沉等工程灾害,严重影响公路建设运营安全。所以研究一种针对重庆地区软弱土斜坡路堤的处治方法是十分有必要的。本论文依托于国家重点研发计划项目“红层地区典型地质灾害失稳机理与新型防治方法技术研究”,以“重庆某高速公路高填方处治工程”为工程实例,在前期现场勘察工作基础上,开展一系列理论和数值研究:根据前期勘察成果,选取典型断面,采用极限平衡法对滑坡稳定性进行评价,利用三维数值软件建立仿真模型,模拟抗滑桩和CFG桩复合地基在路基填筑过程中的变形失稳,结合CFG桩桩体受力特征及破坏模式,分析总结了软弱斜坡路堤的失稳机理;根据路堤失稳机理提出两种处治方案,利用仿真模型模拟分析两种方案的处治效果,并基于数学模糊法比选出最优方案。本文通过研究取得以下进展:(1)通过现场调查走访及地质勘察工作,获取该路段工程地质条件和土体物理力学参数,采用极限平衡法对失稳区域的稳定性进行计算,计算结果表明该失稳区在天然工况下安全系数为1.046,处于欠稳定状态;在暴雨工况下安全系数为0.966,处于不稳定状态。(2)结合现场勘测数据,利用FLAC3D软件建立三维仿真模型,模拟分析了深厚粉质黏土层处抗滑桩在不同填筑高度下的变形过程,结果表明随着路基填土的不断增加,最终桩体发生倾覆抗滑桩失稳。(3)利用建立的三维仿真模型模拟CFG桩复合地基填筑变形过程,对不同填筑高度下反压坡体的位移云图、剪应力图、安全系数进行分析,结果表明,随着填筑高度的增加,坡体的变形不断增加,塑性区在填筑完成后贯通,坡体整体出现失稳,结合地基内部桩体的受力特征和破坏模式进行分析,CFG桩在填筑过程中逐渐失效。(4)依据理论和数值分析成果,提出两种变更处治方案,方案一:抗滑桩支挡+加筋土;方案二:碎石桩复合地基+土体反压+排水设施+抗滑桩支挡。通过三维仿真模型模拟分析了两种方案的处治效果。得出方案一处治后最大水平位移和竖向沉降分别控制在30.67mm和39.3mm。方案二处治后最大水平位移和沉降分别控制在20.57mm和92.25mm。参考相关规范和工程经验,两种方案均满足治理要求。(5)结合数值模拟成果,基于模糊综合评判法,对两种处治方案的技术可靠性、施工难易性、施工安全性、施工工期、工程造价和环境影响6个影响因子综合评分,对比分析出方案二更具有工程可行性。论文成果将为重庆地区软弱土斜坡路堤失稳机理分析提供一种新的思路,为工程实践提供借鉴,对保证公路安全建设及运营有着重要意义。
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