基于施工过程的路基水平位移特征分析.pdf

第27卷第6期 惠州学院学报(自然科学版) VoL27．No．6 2007年12月 JOURNAL0FHUIzHOUUNIVERSⅡY Dec．2007 基于施工过程的路基水平位移特征分析 董璞1，刘金龙2，李亮辉3 3．深圳勘察测绘院有限公司，广东深圳518031) 摘要：基于非线性有限元方法，对路堤各施工阶段路基体内水平位移的变化特性进行了考察，对比分析表 明：在各施工阶段路基体内最大水平位移的位置并不是固定不变的，其随着填筑和固结阶段的不同而发生变化。 最大水平位移的位置一般位于坡趾处竖向断面与坡中竖向断面之问的范围附近，故建议把测斜仪布置在该范围内 (为了施工方便，可布置在坡中竖向断面或坡趾竖向断面处)。分析还表明，工程中通常采用的利用测斜仪来量 测路基深部水平位移发展情况的技术存在一定的缺陷，故需发展更精密的仪器来考察路基水平位移的基本特性。 关键词：非线性有限元；软土路基；分阶段填筑；水平位移；测斜仪 中图分类号：U416．1文献标识码：A 文章编号：1671—5934(2007)06一0066一05 路基水平位移的大小及其变化速率是控制路堤填筑过程中能否满足变形与稳定性要求的主要参量之 一[I“1，也是影响路基最终沉降量大小的重要因素∞“1。如在公路相关规范中规定‘7m：路堤中心线地面沉降速 超过此极限应立即停止填筑。可见，准确测量各时间段的路基水平位移，对路堤施工过程中的实时决策非常重 要。 一般地，工程中通常采用测斜仪来测量路基深部的水平位移发展情况，且测斜管应埋设在路基体内水平位 移最大的平面位置o¨126。但至于最大水平位移的具体位置位于何处，目前并没有统一的看法，实际工程中把测 斜管埋设于路肩、路堤坡趾或其它位置的做法均存在。 若不能合理判断路基体内水平位移最大的平面位置，导致基于测斜仪得到的数据不能准确确定路基变形的 主要特征，势必影响到路堤施工过程中决策的合理性与有效性。 在工程实际中，由于资金的限制，一般也较难通过设置大量测斜仪来对比分析路基不同部位水平位移的大 小。而现有文献资料也较少涉及到不同位置上水平位移大小的系统性对比分析。为此，本文基于用非线性有限 元方法，通过变换计算参数模拟了不同工况下路堤分阶段填筑过程中水平位移的基本特性，得到了路基体内最 大水平位移位置的变化规律，并进一步分析了测斜仪在量测路基水平位移过程中存在的缺陷，为工程实际中测 斜仪的合理埋设、公路规范中相应条款的进一步修订提供一定的参考。 1 路堤的有限元数值分析模型 现针对某一典型的路基断面进行变形与稳定性分析。该路堤断面顶宽为20m，路堤填筑高度4．om，坡度为l： n，软弱地基深度为14m，路堤和地基的几何构型如图l所示。 收稿日期：2∞2一ll一27 作者简介：董璞(1974一)，男，山西运城人。工学学士，讲师，研究方向为结构工程。 万方数据 第6期 董璞等：基于施工过程的路基水平位移特征分析 ·67· 1，j耳，删0主 图2坡度1：1．5时有限元网格划分 (单元：800，节点：6565) 图1路堤横断面示意图(单位：m) 根据地勘资料，地基软土按照土性差异可划分为3个土层，各层路基土的强度参数见表1，地下水位于距 地面1m深处。有限元分析中采用15节点的三角形单元进行网格剖分，图2表示了坡度为1：1．5情况下的有 限元计算网格。由于对称性，在对称轴断面上不发生孔压消散，故有限元计算中应关闭对称轴处的固结边界， 使超静水压力不通过对称轴向外扩散。 表1 路堤土及软弱地基的土性参数 2 各施工阶段路基水平位移的基本特征 通过有限元计算，得到了不同工况条件下路基体内水平位移的分布情况。图3—5列出了路堤坡度分别为 l：l。5