【摘 要】
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非饱和路基边坡在降雨过程中易发生滑坡、溜坍等灾害。为揭示降雨入渗时路基边坡稳定性变化规律,通过对包神铁路4处典型灾害路段进行现场勘察和资料搜集,发现降雨条件下路基土体软化是路基发生失稳的诱因之一,同时包神铁路既有线存在填料压实度不足、颗粒级配不均匀等问题,这会对路基边坡的持水性能、渗透性能和土体强度造成不良影响。本文以包神铁路DK70+870段路基为研究背景,对特征路基土样在降雨入渗作用下土样的强
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非饱和路基边坡在降雨过程中易发生滑坡、溜坍等灾害。为揭示降雨入渗时路基边坡稳定性变化规律,通过对包神铁路4处典型灾害路段进行现场勘察和资料搜集,发现降雨条件下路基土体软化是路基发生失稳的诱因之一,同时包神铁路既有线存在填料压实度不足、颗粒级配不均匀等问题,这会对路基边坡的持水性能、渗透性能和土体强度造成不良影响。本文以包神铁路DK70+870段路基为研究背景,对特征路基土样在降雨入渗作用下土样的强度、持水性和渗透性进行试验研究,并且将试验结果运用到路基边坡的稳定性分析中。文章的主要工作与研究成果如下:(1)通过对典型病害路段进行现场调研,了解路基失稳诱因。将路基填料土样封装带回进行物理和力学特性试验,研究表明DK70+870处路基土颗粒级配良好适合后续研究。通过直剪试验发现,含水率的上升使不同压实度土样的黏聚力和内摩擦角出现下降,黏聚力的下降幅度要大于内摩擦角的下降幅度。通过对不同压实度和含水率增量下的土样强度劣化程度分析,发现含水率增加和压实度降低都使土样强度劣化程度上升,且含水率对土样强度的影响要高于压实度的影响。为探究压实度对土样的渗透性能影响,通过对不同压实度土样土水特征曲线试验数据拟合,发现压实度越低的土样拟合参数变化越明显,当基质吸力较小时,压实度越低的土样非饱和渗透系数越低。但基质吸力大于25k Pa后,土样压实度越高,非饱和渗透系数越低。(2)使用Geostudio岩土软件建立路基模型,根据研究路段的气象资料设定不同的降雨工况,以分析路基在降雨过程中的渗流场、应变场变化,模拟结果表明,路基的最大应变首先发生于坡脚,且有随着压实度降低出现向坡顶发展的趋势;最大应变范围与降雨入渗深度密切关联;随着降雨强度增强,雨水的入渗深度、路基边坡浅层土体处的最大应变、水平位移逐渐增大。对比不同的降雨类型,发现在后强型降雨条件下雨水入渗深度更深、路基应变和水平位移更大,且压实较低的路基在相同降雨条件下其渗流场、应变场变化幅度较大。(3)将测得的不同压实度土样土水特征曲线、非饱和渗透系数曲线及强度参数应用到路基模型中,综合考虑路基压实度、渗透性、持水性和土体强度变化对路基稳定性的影响,结果表明降雨强度越大,边坡临界滑移面越陡,且滑移区土量减少导致土样自重提供的抗滑力降低,安全系数减小;在降雨量相同情况下,后强型降雨对边坡稳定性造成更不利的影响;路基压实度越低,其土体强度在降雨情况下劣化程度越高,并且雨水渗透量将上升,导致路基边坡入渗深度更深,由降雨而造成强度劣化的范围更大,边坡会在富水的情况下出现较大位移直至突破边坡应力平衡。因此在相同的降雨情况下,压实度越低的路基安全系数越低,同时后强行降雨也会导致路基安全系数下降,可见压实度不足和降雨强度变化是路基出现失稳的主要原因。
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