冻融条件下高填路堤边坡稳定性研究

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1、硕士学位论文冻融条件下高填路堤边坡稳定性研究STUDYONSLOPESTABILITYOFHIGHEMBANKMENTUNDERFREEZINGANDTHAWING李治国哈尔滨工业大学2009年6月中图分类号：TU457学校代码：10213UDC：624.15密级：公开工学硕士学位论文冻融条件下高填路堤边坡稳定性研究硕士研究生：李治国导师：徐学燕教授申请学位：工学硕士学科：岩土工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TU457UDC：624.15Dissertationf

2、ortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONSLOPESTABILITYOFHIGHEMBANKMENTUNDERFREEZINGANDTHAWINGCandidate:LiZhiguoSupervisor:Prof.XuXueyanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:GeotechnicalEngineeringAffiliation:SchoolofCivilEngineeringDateofDefence:June,2009Degr

3、ee-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文运用理论分析和数值分析手段，以哈大客运专线试验段D3K692+948路堤稳定性试验断面为研究对象，对冻融土区温度场、边坡稳定性以及影响因素进行了分析研究。主要内容如下：首先，针对季节冻土区路堤与一般路堤的不同，在非稳态温度场控制方程的基础上建立了季节冻土地区伴有相变的路基非稳态温度场控制方程。根据哈大路堤试验断面的实际情况，建立合理的计算模型数值模拟冻结期与融沉期路堤表面中间点、路堤阴坡坡脚点、阳坡

4、坡脚点温度场沿竖向深度分布情况、阳坡中点温度场沿边坡法线深度的分布情况以及温度场沿路堤横断面的分布情况。其次，将已数值模拟的温度场结果作为初始条件加到路堤结构计算模型中，实现了温度场与应力场耦合，采用强度折减法研究融沉期哈大试验路堤的边坡稳定性。通过分析融沉期路堤边坡稳定安全系数变化曲线以及边坡特征点位移变化曲线，根据边坡相关规范判断路堤边坡的安全状态。通过有无土工格栅情况路堤边坡稳定安全系数以及各特征点在融沉期的对比可知土工格栅可改变路堤填土的应力状态，减少水平、竖向位移变形，融沉期添加土工格栅比无土工格栅时边坡稳定安全系数可提高5%~1

5、2%，因此土工格栅对季节冻土区高填路堤边坡的稳定性具有重要的加固作用。最后，通过数值计算得到了路堤填土材料、路堤形状以及边坡坡度三种因素对路堤边坡稳定性的影响，结果表明哈大客运专线采用的路堤填土材料、路堤形状以及边坡坡度具有合理性，从而为哈大客运专线的设计与施工提供参考及指导作用。关键词：季节冻土；路堤边坡稳定性；温度场；等效塑性应变；土工格栅-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheoreticalandnumericalanalysisareusedtostudythetemperaturefieldoffreezing

6、andthawingsoil,thestabilityofembankment,aswellastheinfluencingfactorsofslopestabilityofD3K692+948stability-testingcross-sectionofHarbin-DalianPassengerDedicatedLine.Maincontentsareasfollows:Firstlyaimingatthedifferencebetweentheembankmentinseasonalfrozensoilareaandthecommo

7、nembankmentthisdissertationformulatesthecontrolequationofunsteady-statetemperaturefieldwithphase-changeoftheembankmentintheseasonalfrozensoilareabasedonthetraditionalequation.Accordingtothepracticalsituationofthecross-sectionoftestembankment,areasonablenumericalsimulationm

8、odelisfoundedtocalculatethetemperaturefieldalongthedepthdirectionofthemid-pointofembankme