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复合地基加固路堤的稳定性分析

原文作者:
  吴春秋,肖大平
发布时间:
  2014-08-19
来    源:
  中国建筑科学研究院地基基础研究所
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摘 要:通过对复合地基加固路堤稳定性的极限平衡法和有限单元法的计算结果进行对比分析,揭示出当路堤的稳定性由复合地基决定时,极限平衡法和有限单元法的计算结果存在较大差异。应用岩土有限元软件Plaxis 中的强度折减法可得到合理的路堤稳定性分析结果。对复合地基中桩体破坏模式的分析认为,桩体发生非剪断破坏之外的弯曲、转动、拉伸等破坏模式是极限平衡法与有限单元法计算结果产生差异的根本原因。由此进一步指出,当处理存在土与结构物相互作用的边坡稳定问题时,极限平衡法的分析结果可能会高估了边坡的稳定性,应慎重判别其合理性。
1 引言
    在软土地基上修筑路堤,其稳定性和沉降一样是一个需充分重视的问题。排水固结、深层搅拌法、低强度桩复合地基、土工合成材料加筋垫层等地基处理方法都可以被用来解决软土地基上路堤的稳定性和沉降问题,其中深层搅拌法、低强度桩复合地基等复合地基处理技术由于施工速度快、工后沉降小等优点在工程实践中应用最为广泛。Terashi 指出,日本有近60 %、北欧有近85 %的路堤工程采用了复合地基处理技术来减小沉降、提高稳定性[1]。在我国,也有大量用复合地基处理高速公路、铁路软土地基的工程实例[2]。
    复合地基加固路堤的稳定性可用 Bishop,Morgenstern-Price 等极限平衡法进行分析,也可用强度折减等有限元法进行分析。极限平衡法考虑的是临界滑裂面的抗剪强度,即以材料发生剪切破坏时发挥的剪切强度作为抗滑力。然而复合地基中的桩体依其强度与桩周土体强度关系的不同,在竖向力和水平力的作用下,可能会出现剪切、弯曲、转动、拉伸破坏[3]。由于桩体材料的抗拉强度明显小于其抗剪强度,采用极限平衡法对复合地基加固路堤进行稳定分析时,可能会高估了其稳定性。本文通过对算例采用极限平衡法、有限单元法计算的安全系数进行对比分析,指出当路堤的稳定性由复合地基决定时,极限平衡法和有限单元法的计算结果存在较大差异,极限平衡法得到的安全系数一般会高于有限单元法得到的。进一步分析指出,采用有限单元法能更合理地评价路堤的稳定性。
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