非飽和滲流條件下紅層路堤穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著鐵路客運專線的發(fā)展，為了滿足客運專線的運營要求，路基的設(shè)計思想與普通鐵路相比需要有一個很大的轉(zhuǎn)變，其中集中體現(xiàn)的一點：過去對路基工程主要滿足在強度的要求上，而客運專線更體現(xiàn)在對路堤沉降的嚴格控制中，同時對路堤邊坡的穩(wěn)定性提出了更高的要求。由于路堤填土基本上都是非飽和土，其邊坡穩(wěn)定性和路堤變形理論與飽和土相比，更復(fù)雜，同時鑒于紅層易于崩解等特性，因此對紅層作為填料能否滿足客運專線建設(shè)的需要作出評價更顯得復(fù)雜。 本文針對紅層泥巖

2、發(fā)育的遂渝客運專線和達成復(fù)線客運專線建設(shè)，以侏羅系遂寧組泥巖為研究對象，對紅層填料的工程地質(zhì)特性、降雨下邊坡的穩(wěn)定性、非飽土路堤沉降計算理論進行了系統(tǒng)的研究。采用常規(guī)化學(xué)方法、電子顯微鏡法、X射線衍射法和壓汞試驗對其化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)特征和物性參數(shù)進行了分析；通過室內(nèi)膨脹試驗和室內(nèi)浸水與室外大氣條件下崩解試驗對紅層填料的膨脹和崩解等水理性質(zhì)進行了分析；同時通過三軸剪切試驗、滲透試驗、CBR試驗和蠕變試驗對不同壓實度的紅層填料抗壓強

3、度、抗剪強度、滲透性、浸水后承載能力、長期強度等主要工程特性進行了分析。以FLAC<'2d>為基礎(chǔ)，利用其白帶的fish語言編制了考慮非飽和土水氣兩相滲流-地表徑流耦合程序，假定坡面為不透水邊界，利用解析解對坡面產(chǎn)流數(shù)學(xué)模型的數(shù)值解進行了驗證，并且通過算例計算分析表明，為了準確地評價降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響，建議采用耦合邊界進行計算，同時考慮水氣兩相的流動。通過建立考慮水氣兩相非飽和滲流的正演有限元模型，以數(shù)值模擬結(jié)果的出水時間為輸入目標

4、，以不同水平參數(shù)為輸出目標，同時以模型試驗結(jié)果為測試輸入變量，利用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對不同壓實系下紅層填料非飽和土參數(shù)進行反演；并且利用反演的參數(shù)對不同壓實下相應(yīng)初始飽和度數(shù)值模擬水滲出時間與實際水滲出時間進行了比較，證明采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對非飽和參數(shù)反演的可行性?；诜秋柡屯羻巫兞康挠行?yīng)力理論為基礎(chǔ)，建立了非飽和水氣兩相的流體-固體耦合方程，在考慮地表徑流-地下滲流和流體-固體雙耦合的情況下，以達成線K240+10～70

5、段因降雨產(chǎn)生的邊坡破壞為工程實例，對計算理論模型進行了數(shù)值驗證，同時對各種影響邊坡穩(wěn)定性因素進行了數(shù)值計算，對其破壞范圍、降雨引起的破壞深度和入滲深度進行了分析，綜合各種影響因素，其中降雨強度和歷時及長期強度的影響最為明顯。以單軸壓縮紅層蠕變試驗為基礎(chǔ)，提出基于非飽和土單變量理論的紅層非飽和土路堤沉降計算理論；通過有限元對不同壓實度下的整個離心試驗加載過程進行了數(shù)值模擬，其結(jié)果與實際離心試驗結(jié)果基本相符；同時通過算例對遂渝客運專線遂寧段