岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 431-442.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1817

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于附加应力扩散效应的新型预应力路堤 稳定性分析

徐方1, 2，张期树1，冷伍明1, 2，邓志龙1，董俊利1，刘思慧1   

  1. 1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 中南大学 高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南 长沙 410075
  • 收稿日期:2021-10-29 修回日期:2022-04-28 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-15
  • 通讯作者: 张期树，男，1993年生，博士研究生，主要从事铁路路基加固技术方面的研究。E-mail: 174801020@csu.edu.cn E-mail:fangxu@csu.edu.cn
  • 作者简介:徐方，男，1986年生，博士，讲师，主要从事路基工程、边坡工程及地基与基础方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.51978672，No.51709284，No.51678572）

Stability analysis of a newly developed prestressed embankment based on the additional stress propagation effect

XU Fang1, 2, ZHANG Qi-shu1, LENG Wu-ming1, 2, DENG Zhi-long1, DONG Jun-li1, LIU Si-hui1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 2. National Engineering Laboratory for High Speed Railway Construction, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China
  • Received:2021-10-29 Revised:2022-04-28 Online:2022-06-30 Published:2022-07-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51978672, 51709284, 51678572).

PDF (Chinese)

153

摘要： 稳定性分析是路堤设计中的关键环节。针对新型预应力路堤，提出一种基于极限平衡状态计算其边坡安全系数的新方法。该方法主要包含滑动面附加应力计算法与等效条间力计算法。基于弹性理论近似推导预应力路堤内潜在滑动面上的附加应力解析公式，并通过应力状态分析得到滑动面上任一点处的法向和切向附加应力计算式。结合滑动面附加应力计算法、条分法及等效条间力计算法，并考虑铁路路基受荷特点，提出新型预应力路堤稳定性分析的极限平衡法。该方法适用于任意形状滑裂面，计算公式简便，且分析过程无需迭代试算。算例分析表明：预应力在路堤潜在滑动面上引起的附加应力并非全部起抗滑作用，局部小区域存在促滑效应。相较于传统极限平衡法对预压应力的处理方式，提出的方法考虑了预应力的连续扩散效应，所得安全系数偏于安全。最后，采用数值方法进一步论证了方法的可靠性。

关键词: 预应力路堤, 稳定性, 极限平衡法, 附加应力, 条间力

Abstract: Stability analysis is essential in the design of an embankment. A new limit equilibrium based method is proposed to calculate the factor of safety of a newly developed prestressed embankment. It consists of an analytical method for computing additional stresses on a sliding surface and a method for calculating inter-slice forces. First, analytical formulas are derived to approximately calculate the additional stress components on a potential sliding surface using the elastic theory, and the additional normal and shear stresses at any point of the sliding surface are obtained based on stress state analyses. Then, a limit equilibrium method combining the additional stress calculation method, slice method, inter-slice force calculation method, and the loading characteristics of railway subgrades is proposed to analyze the stability of a prestressed embankment. The proposed method is applicable to arbitrary shaped sliding surfaces, the calculation formulas are concise, and the analysis process does not need iteration trial calculations. Example analyses demonstrate that the additional stresses on the potential slip surface of an embankment resulted by the prestress are not all anti-slide, and there are sliding effects in small local areas. Compared with the traditional limit equilibrium method on treating the compressive prestress, the proposed method considers the continuous propagation effects of the prestress, and the analyzed safety factor is biased towards safety. Finally, numerical methods are used to further demonstrate the reliability of the proposed method.

Key words: prestressed embankment, stability, limit equilibrium method, additional stress, inter-slice force

中图分类号: 

  • TU413.6+2
[1] 周勇, 赵元基, 王正振, . 基于土体强度冗余法的桩锚支护结构 动态稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 641-649.
[2] 张革, 曹玲, 王成汤, . 考虑多晶冰软化特性的弹塑性损伤本构 模型开发及应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(7): 1969-1977.
[3] 梁仕华, 冯德銮. 硫铝酸盐水泥协同垃圾焚烧副产物固化浓缩液 污泥的强度和水稳定性试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1453-1468.
[4] 李雨浓, 刘畅, 王立伟, . 地震效应下三维非均质土坡稳定性极限分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1493-1502.
[5] 冷伍明, 邓志龙, 徐方, 张期树, 董俊利, 刘思慧. 基于路基土蠕变效应的路基预应力损失模型研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1671-1682.
[6] 高丙丽, 李铎, 李朗, 陈立成, 杨志法, . 基于坐标投影法岩质边坡块体稳定性 分析及其可视化研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(1): 181-194.
[7] 刘轩廷, 陈从新, 刘秀敏, 夏开宗, 张褚强, 王田龙, 王月, . 充填开采下顶板−间柱支撑体系的突变失稳分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2461-2471.
[8] 郭海强, 李安洪, 徐骏, 李炼. 基于可靠度的传递系数法显式与隐式对应关系[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 2015-2022.
[9] 仉文岗, 王琦, 刘汉龙, 陈福勇, . 岩体空间变异性对隧道拱顶失效概率的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1462-1472.
[10] 张桂民, 王贞硕, 刘俣轩, 罗宁, 董纪伟. 水平盐穴中压气蓄能储库关键顶板稳定性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 800-812.
[11] 章瑞环, 叶帅华, 陶晖. 基于改进极限平衡法的多级均质黄土边 坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 813-825.
[12] 郑 宏, 张 谭, 王秋生. 弹塑性有限元分析中几个难点问题的一揽子方案[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 301-314.
[13] 张飞, 贾世林, 朱玉明, 陆晓义, 舒爽, . 台阶式加筋挡墙稳定所需加筋力计算方法 与影响规律[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 3079-3089.
[14] 杨春和, 张超, 李全明, 于玉贞, 马昌坤, 段志杰, . 大型高尾矿坝灾变机制与防控方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 1-17.
[15] 孙曦源, 衡朝阳, 周智, 张剑涛. 某超浅埋过街通道围岩压力的极限平衡求解方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 312-318.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平，侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵，冯夏庭，陈炳瑞，江 权，张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲，门玉明，彭建兵，黄强兵，刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟，何益斌，刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超，冯夏庭，陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆，齐清兰，魏静，霍倩，周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊，姜永东，鲜学福，罗 云，张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强，杨仕教，任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发