《探究水位变化对半填半挖陡坡路基渗流、稳定性及沉降的影响分析[城市道桥与防洪]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探究水位变化对半填半挖陡坡路基渗流、稳定性及沉降的影响分析[城市道桥与防洪]（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2 0 1 6 年 0 3 月第 O 3 期 城 市道桥 与防洪 道路交通4 1 3 3 路基 内孔隙水压力 边坡稳定性在水位快速 下降 8 m 过程中的计算结果 工况 3 工况 3 计算的是水位达到工况 2的最高水位 后 在 3 h内泄洪 由最高水位 2 0 5 m降低至常水 位 1 2 5 m 快速下 降 8 m 在 水位快速下 降过程 中 路基内部产生 了非稳定渗流 地下水位线在路基 内部不断变化 图 1 O表示水位 由最高水位 2 0 5 m 降低 至常水位 1 2 5 m过程 中浸润线 的变化情 况 由图 1 0可 以看 出 随着 水位下 降 浸润 线也在 不 断下 降 开始下 降
2、较快 然后慢慢稳定下来 浸 润 线在砂性 土中的变化幅度大 在 粉质粘土 强风 化 砂岩等土层 中变 化幅度很 小 这取决于渗透 系数 的影响 渗透系数大 路基内部水分运动快 浸润 线位置变化快 幅度 大 当水位稳定 以后 浸润 线 位置也相应稳定下来 36 32 2 8 2 4 2 0 1 6 怄 l2 8 4 0 距 离 图 1 0 水位 下降过程 的浸润 线位置 图 图 1 1 反 映了路基稳定安全系数随着水位快速 下降 8 m过程中的变化情况 路基稳定安全系数 随水位快速下降 也随之减小 水位在下降 8 m的 过程 中 稳定安全 系数从 1 7 2降低到 1 2 8 1 降低 幅度为
3、2 5 5 然后保 持常水位一段 时间 2 d内 边坡安全 系数 略有 回升 回升 至 1 2 9 然后慢慢 稳 定 1 8 0 d后 的安全系数为 1 2 9 1 最小安全 系数V S 时间 最小安全系数 u z u 4 0 6 0 8 0 l O O l 2 0 1 4 0 l 6 0 1 8 0 时 间 d a y s 图 1 1 水 位下 降及保持 常水位期 间 的安全 系数 水位 降低 路基水分 渗透流 出路基 浸 润线下 降 路基土的基质吸力渐渐增大 内摩擦力也逐步 增强 对路基稳定性略微有利 但是 水位降低 水 对边坡 的侧 向有利推力也快速减小 并且侧 向推 力的影响起主导作
4、用 因此 边坡稳定安全系数开 始仍表现为减小 随着时间延长 水位维持在常水 位一段时间 水的侧向推力基本保持不变 土的基 质 吸力 内摩擦力则继续增长 使得稳定安全系数 在 下降后 又略有上 升 再趋 于稳定 图 1 1显示 了 这 一 变 化 趋势 3 4 路基 内孔 隙水压 力 边坡稳定性在常水位至 快速放干过程中的计算结果 工况 4 工况 4计算 的是水位在 2小时内放干 由常水 位 1 2 5 m降低至水库底 1 0 0 m 快速下 降 2 5 m 在水位快速下降过程中 路基内部产生了非稳定 渗流 地下水位线及浸润线在路 基 内部不 断变化 图 l 2中 浸润线位置随着水位 由常水位至
5、放干过 程而逐渐下降并慢慢稳定下来 与工况 3类似 36 32 2 8 2 4 2 0 篷 l 2 8 4 O 距 离 图 1 2 水 位放干 过程 中的浸 润线位 置图 图 1 3反映 的是水位 由常水位 至放 干过 程 中 路基边坡稳定安全 系数变化情况 水位 由常水位 至放干过程中 路基稳定安全系数随之迅速降低 然后又略有上升 水位下降 2 5 m 稳定安全 系数 从 1 2 5 3降低到 1 2 3 6 降低幅度为 1 4 然后保 持放 干状态一段 时间 1 5 h内边坡安全 系数略有 回升 回升至 1 2 4 9 然后慢慢稳定下来 相 比常水 位时的安全系数 降幅约 0 3 最小安全
6、系数V S 时间 r 一 一 f 最 小安全 系数 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 l 时 间 d a y s 图 1 3 水位 放干过 程中的安全 系数 工况 4的浸润线 安全系数变化趋势与工况 3 的情形类似 变化的原因也与之类 似 在此不再赘 峨 专悄 L L 1 L L 1 L 州 4 2 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 6 年 0 3 月第 0 3 期 述 根据工况 4的计算结果 水位 由常水位 至放 干过程 中 稳定 安全系数仅 1 2 3 6 为 以上 4种 工 况 中最不利 的情况 小于规范规定值 1 2 5 因此 需进一步
7、加强路基安全措施 将 顶部格栅 间距 调 整 4 0 c m 经 计算 加密格栅后 安全系数能达 到 1 2 6 满足设计及规范要求 设计时对这种情况应 重点考虑 4 陡坡 路 基 的沉 降变 形 受水 位 变化 的 影 响 分 析 本 次利 用 S E E P W 模 块 S I G MA W 模块 进 行 耦合分析 探讨陡坡路基内部孔 隙水 运动与路 基 变形之间的关系 本次仅分析水位上升及下降过程中 路基 内 孔 隙水变化与路基变形之间的相关关 系 首先 采 用 S E E P W 模块分析路基在 常水位时 的孔 隙水 压 力 情 况 再 将 常 水 位 时 的 孔 隙 水 压 力 导
8、入 S I G MA W 模块计算初始应力情况 以此为基础 再 进行耦合分析 计算水位变化引起的孔隙水压力 变化 应力变形变化 以下计算结果中 X 方向位移 以向右为正 v方 向位移 以向上为正 1 水位由常水位 1 2 5 m在 2 d内上升至 2 0 5 m 过程 中 路基沉降变形情况 经计算 路基右上角点的位移变化情况如下 常水位时的X方向位移为 5 6 mm Y 方向为 一 7 2 mm 水位升高至 2 0 5 m时的 x方 向位移为 1 1 9 m m Y 方 向位 移 一 3 6 mm X方 向位移增 加 了 6 3 m m Y 方 向位移减小 了 3 6 m m 2 水位 由最高
9、水位 2 0 5 m在 3 h内下 降至 1 2 5 m过程中 路基沉降变形情况 经计算 路基右上角点的位移变化情况如下 最 高 水位 时 的 x方 向位 移 为 1 1 9 m m Y方 向为 一 3 6 m m 水位下降至 1 2 5 m时的 X 方向位移为 7 8 mm Y方 向位 移 一 5 8 m x方 向位 移减 小 了 4 1 mm Y 方 向位移增加 了 2 2 m m 从 以上计算结果 可知 随着水位升高 X方 向 位移有所增加 y方向位移有所减小 随着水位降 低 x 方向位移有所减小 Y 方向位移有所增加 水 位上 升 水 向路基 内渗透 路基土体积含水量增 加 体积有膨胀
10、 趋势 因此 水平位移 有增加 的趋 势 竖 向位移有减小 的趋势 但是变化幅度 不是很 大 相反 水位下降 因水从路基内渗 出 路基有收 缩 的趋势 所以水平位移会减小 竖 向位移 会增 加 5 结论 1 半填半 挖陡坡路基在设计 时 如果 现状地 面坡率 陡于 1 2 5时 应验算其稳定性 如果稳定 性不能满足规范要求 可设置 土工格栅 或支挡构 筑物增强边坡稳定性 2 水位快 速上升时 临水一侧路基 内的浸润 线也随之上升 并且在渗透 系数 大的砂性 土内上 升速度快 在弱透水性土层 中上升速度慢 水位上 升 边坡安全 系数相应增加 这是因为水对边坡 的 侧 向有利推力快速增 加 并且侧
11、 向推力 的影响起 主导作用 路基土 内部基质 吸力及摩擦 力的减小 只起次要作用 因此整体表现为安全系数增加 3 水位快 速下降时 临水一侧路 基内的浸润 线也 随之下降 并且在渗透 系数 大的砂性 土 内下 降速度快 在弱透水性土层中下降速度慢 水位下 降 边坡安全系数相应降低 这是 因为水对边坡 的 侧 向有利推力快速减小 并且侧 向推力的影响起 主导作用 路基土 内部基 质吸力及摩擦 力的增加 只起次要作用 因此整体表现为安全系数减小 4 7 k位 由常水位 至放 干状态为最不利工况 该工况 的路基安全系数会在水 库放干过程 中进一 步 降低 可能产生安全 隐患 设计 时应引起 重视 验算该工况 的安全系数 并采取可靠措施 增强路 基稳定性 5 水位 上升 水 向路基 内渗透 路 基土 体积 含水 量增加 体积有膨 胀趋势 因此 水平位 移有 增加 的趋势 竖 向位移有减小 的趋势 但是变化 幅 度不是很大 相反 水位下降 因水从路基 内渗出 路基有收缩的趋势 所以水平位移会减小 竖向位 移会增加 参 考文献 1 1 刘 丰 收 非饱 和砂 土 的表观 粘聚 力研究 水 利水 电科 技 进展 2 0 0 1 1 0 6 7 2 崔 崾 非饱 和砂 土的表观粘聚力研究 J 1 北方交通 2 0 1 3 2 8 6 8 7
