【正文】 在論文完成之際，向石老師致以最誠摯的敬意!在課題開展過程中師兄張浩、馬龍、劉維正等給予了我許多無私的幫助，在這里表示衷心的感謝！鄧永峰老師百忙之中細(xì)心指點(diǎn)我GeoSlope軟件的使用，在這里表示萬分的感激！感謝陳陽同學(xué)無私的協(xié)助！還有那幾位一直都支持信任我的小朋友，你們的鼓勵(lì)是我今生的財(cái)富！感謝陪伴我四年的兄弟、伙伴、朋友和老師！感謝母校！ 謝謝！……提筆忘字，皆因回首四年，點(diǎn)滴已是一片海洋……出口忘辭，全是萬語千言，卻心如塞鉛、滿是嗚咽…………父母的養(yǎng)育，使我能堅(jiān)持不懈，一路前行，我的血液里充滿著一往無前的勇氣和決心！ 石江華 200868。在這半年的學(xué)習(xí)生活中，石老師給予我無微不至的關(guān)懷和幫助。[31] 劉祚秋,周翠英,2005,26(4):558561.[32] 劉金龍,架茂田,2005,26(8):13451348[33] 遲世春,26(1):4244[34] :巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001,20(增l)10131017致謝 本文是在導(dǎo)師石名磊教授的精心指導(dǎo)下完成的。[23] ,2003年6月[24] 張海云,陳義民, 99100。[21] 劉立平,(自然科學(xué)版),2000年5月,第23卷第3期。[19] ,1994,。[17] ,18(1)。[14] 錢家歡,(第二版).北京:中國水利水電出版社,[15] ,1994,16(3):8492。[12] 包承綱,:清華大學(xué)出版社,998。[10] :科學(xué)出版社,1979。[8] :科學(xué)出版社,1998。[7] 胡柳青,李夕兵,2000,20(5)。[6] 夏元友, 2002,21(7)。[4] 魏寧,茜平一, 2006(5):778786。 R. B. Rezaur。[3] H. Rahardjo 。這些都是我未竟的工作……參考文獻(xiàn)[1] 徐勇,，1996(4): 5764。 下一步可以做的事由于時(shí)間和工程進(jìn)度的原因，還有許多想要完成的事情來不及開展起來，許多本來想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)離我越來越遠(yuǎn)。研究依托江蘇省243工程，利用石灰改良土壤填筑路堤邊坡，并對(duì)其合理的坡率進(jìn)行探討研究，利用石灰改良土填筑的邊坡增大其坡率，我們可以看出低路堤邊坡是可靠的保證也是發(fā)展方向。目前通行的公路路基規(guī)范對(duì)邊坡的坡比有一定的規(guī)定，而這個(gè)規(guī)定從某種程度上來說，是有理可據(jù)的，但是在某些方面確是造成資源浪費(fèi)，妨礙社會(huì)和諧的毒源。得到以下的結(jié)論： 石灰改良土邊坡的安全系數(shù)隨著坡率的增大而減小； 石灰改良土邊坡的安全系數(shù)對(duì)這邊坡高度的減小而增大； 石灰改良土壤后，增大填筑邊坡的坡率到1:，灰土邊坡的安全系數(shù)仍大于素填土邊坡坡率為1:，經(jīng)過對(duì)兩個(gè)場(chǎng)區(qū)的安全系數(shù)的分析，筆者綜合安全系數(shù)，社會(huì)壞境，自然環(huán)境，等對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的影響，針對(duì)場(chǎng)區(qū)實(shí)際情況，認(rèn)為增大邊坡坡率到1:~1:，也是合理的； 分析了有限元強(qiáng)度折減法比極限平衡法更加嚴(yán)謹(jǐn)，并運(yùn)用FLAC軟件，分析了A場(chǎng)區(qū)邊坡坡率為1:，B場(chǎng)區(qū)邊坡坡率為1:，驗(yàn)證了筆者的論斷，石灰改良土邊坡的收坡是可行的，坡率為1:~1:。邊坡的穩(wěn)定就是其一。第五章 結(jié)論與展望 全文總論 石灰改良土壤提高土壤的強(qiáng)度參數(shù)，并將其運(yùn)用到工程之中，經(jīng)過幾年來的發(fā)展已日趨成熟，而關(guān)于邊坡穩(wěn)定性方面的研究，不管人工開挖自然邊坡，還是人工填筑邊坡，抑或是自然邊坡滑坡，邊坡的穩(wěn)定性一直是人們普遍關(guān)心的問題，而關(guān)于邊坡穩(wěn)定的評(píng)價(jià)問題，眾多學(xué)者都各抒己見，重點(diǎn)不一。 本章小結(jié)本章從在上一章基礎(chǔ)上結(jié)合省道243的邊坡工程實(shí)踐，運(yùn)用軟件GeoSlope，對(duì)兩種不同地基狀況，不同路堤填筑方式建立邊坡工程實(shí)例模型，利用石灰能夠增強(qiáng)土壤抗剪強(qiáng)度效果，對(duì)邊坡土壤進(jìn)行石灰改良，并增大坡率，分析其安全系數(shù)隨著坡率的變化。 綜上所述，不管是用極限平衡理論的GeoSlope軟件分析，還是用FLAC的有限元強(qiáng)度折減法，都證明了在A(B)場(chǎng)區(qū)的工程條件下運(yùn)用石灰改良土壤填筑邊坡，同時(shí)增大邊坡坡率到1：(1:1)都可以在一定概率上上保證了邊坡的穩(wěn)定性，而這個(gè)概率很大。鑒于FLAC有限元強(qiáng)度折減法相對(duì)于極限平衡法更加嚴(yán)謹(jǐn)，其作為GeoSlope軟件計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證效果是可以相信，從上述分析來看，雖然由FLAC得出的安全系數(shù)是小于GeoSlope軟件分析的結(jié)果，但是結(jié)果還是保證了推薦坡比條件下的石灰改良土邊坡的穩(wěn)定性的可靠。比較而言，有限元強(qiáng)度折減法要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩唷?驗(yàn)證工程算例 在上一節(jié)中，筆者運(yùn)用GeoSlope軟件分析省道243的路堤邊坡穩(wěn)定性，用石灰改良土壤后增大邊坡坡率，在保證穩(wěn)定的前提下，減少了工程占地，降低了填土用量，節(jié)約了工程費(fèi)用。直到該斜率達(dá)到某一固定值時(shí)，即認(rèn)為邊坡達(dá)到破壞狀態(tài)?？紤]到在非線性彈性有限元分析中無法根據(jù)計(jì)算是否收斂來判斷邊坡是否處于極限狀態(tài)，所以采用繪制邊坡內(nèi)某一點(diǎn)的位移(或位移增量)與折減系數(shù)的關(guān)系曲線來確定安全系數(shù)的方法。這一類的判別標(biāo)準(zhǔn)受到土體剪應(yīng)變計(jì)算精度以及剪應(yīng)變發(fā)展不規(guī)律的限制，而且沒有一個(gè)確定的剪應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)，在不同的穩(wěn)定計(jì)算中，標(biāo)準(zhǔn)不同。 Matsui認(rèn)為剪應(yīng)變屈服區(qū)域同邊坡最終破壞面是一致的，因此認(rèn)為強(qiáng)度折減過程中邊坡的破壞是和剪應(yīng)變的發(fā)展直接相關(guān)，定義邊坡破壞為剪應(yīng)變破壞區(qū)域從坡角發(fā)展到坡頂，根據(jù)應(yīng)變分析的結(jié)果，以規(guī)定數(shù)值的剪應(yīng)變貫通整個(gè)邊坡為破壞標(biāo)準(zhǔn)。采用解的不收斂性作為破壞標(biāo)準(zhǔn)，在指定的收斂準(zhǔn)則下算法不能收斂，表示應(yīng)力分布不能滿足MohrCoulomb破壞準(zhǔn)則和總體平衡要求，意味著出現(xiàn)破壞，Ugai指定迭代次數(shù)為500，超過這個(gè)限值認(rèn)為土體破壞，這個(gè)迭代次數(shù)限值有很大的人為因素。但不等比例強(qiáng)度折減法分析邊坡穩(wěn)定卻存在諸如c和φ值按何種不同比例折減、如何根據(jù)兩個(gè)不同折減系數(shù)來評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性等一系列問題。國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果證明，φ值較穩(wěn)定，波動(dòng)較小，而c值受外界因素影響較大，不夠穩(wěn)定，波動(dòng)較大。利用式(42)來折減土的強(qiáng)度指標(biāo)，然后對(duì)邊坡精心彈塑性數(shù)值分析，通過不斷的增加(或減小)這件系數(shù)R，反復(fù)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，直至邊坡達(dá)到臨界破壞，此時(shí)的折減系數(shù)就是安全系數(shù)K。這時(shí)的安全系數(shù)也可以定義為使邊坡剛好達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，對(duì)土的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行折減的程度，及土的實(shí)際抗剪強(qiáng)度與臨界破壞時(shí)折減后的抗剪強(qiáng)度的比值，具有強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)的物理意義。為達(dá)到土體的極限狀態(tài)可以通過逐步折減抗剪強(qiáng)度參數(shù)，大多數(shù)邊坡破壞都屬于漸進(jìn)破壞，滑坡的主要原因是因?yàn)檫吰峦馏w的抗減強(qiáng)度由于風(fēng)化、吸水飽和、應(yīng)變軟化等的作用而逐漸降低。此外土的容重容易測(cè)定，其變異性不大，而其他強(qiáng)度參數(shù)的測(cè)定要復(fù)雜得多。土是一種摩擦材料，在正應(yīng)力增大時(shí)其抗剪強(qiáng)度也增大。但對(duì)于土工結(jié)構(gòu)，比如路基、堤壩等上述定義并不適用?；诠仿坊こ痰奶攸c(diǎn)、強(qiáng)度折減法的優(yōu)點(diǎn)，建立FLAC的強(qiáng)度折減法，分析驗(yàn)證穩(wěn)定條件下推薦坡率的合理性。有限差分法能較好的模擬邊坡真實(shí)的地形地質(zhì)狀況，并考慮土體的非線性的本構(gòu)關(guān)系，適用于任意復(fù)雜的邊界條件。以以上A、B兩個(gè)邊坡工程場(chǎng)區(qū)為例，從節(jié)約材料和消耗同時(shí)注重人文和諧兩方面出發(fā)，考慮到工程一定的安全儲(chǔ)備，筆者認(rèn)為A區(qū)采用1:，而B區(qū)的填筑高度小于A區(qū)，工程中采用1:1的邊坡坡率是合理且可行的。但是邊坡工程與自然環(huán)境以及人類社會(huì)環(huán)境都是密不可分的。 對(duì)于A、B場(chǎng)區(qū)的邊坡工程，我們完全可以大膽的進(jìn)行石灰改良土壤，減小邊坡坡率。從石灰改良土的強(qiáng)度參數(shù)可以明顯看出，石灰改良土填筑邊坡可以大大提高其穩(wěn)定性，不僅如此，從我們?cè)龃筮吰缕侣剩治銎浒踩禂?shù)所得到的結(jié)構(gòu)也說明了這一點(diǎn)。建立模型如下：圖42 GeoSlope建立的A區(qū)段邊坡設(shè)計(jì)模型圖圖43 A場(chǎng)區(qū)灰土邊坡坡率為1:圖44 A場(chǎng)區(qū)灰土邊坡坡率為1:圖45 A場(chǎng)區(qū)灰土邊坡坡率為1:圖46A場(chǎng)區(qū)灰土邊坡坡率為1:圖47 A場(chǎng)區(qū)灰土邊坡坡率為1:圖48 A場(chǎng)區(qū)素土邊坡坡率為1:表43 A場(chǎng)區(qū)安全系數(shù)K隨邊坡坡率的變化坡率MPJanbuBishopOrdinary灰土素土圖49 A場(chǎng)區(qū)安全系數(shù)變化(2)B區(qū)，分析取樁號(hào)K11+820，設(shè)計(jì)邊坡模型以及地基地層條件如下圖：圖410 B區(qū)段邊坡設(shè)計(jì)模型圖 GeoSlope建立模型如下圖，改變石灰改良土填筑體邊坡的坡率(上圖中1: n)，保持碎石土填筑體的坡率(6m以上為1：，6m以下為1：)不變，分析比較不同坡率條件下的安全系數(shù)K。重度γ/kN/m35%灰土碎石土素填土表42 區(qū)段底層參數(shù)土層編號(hào)巖性描述土層分類名稱天然含水量濕密度g/cm3干密度g/cm3土粒比重內(nèi)聚力kPa內(nèi)摩擦角 176。更新統(tǒng)老粘性土埋藏淺，厚度小，物理力學(xué)指標(biāo)良好，基巖為硬質(zhì)巖石。第四系厚度約為0~3m，主要為上更新統(tǒng)老粘性土。秦淮河古河道區(qū)，軟土分布廣，埋藏淺，厚度較大，基巖為軟質(zhì)巖石和硬質(zhì)巖石。第四系地層厚度約為12~25m，主要為更新統(tǒng)粘性土，厚度為4~20m；下覆基巖為白堊系泥質(zhì)砂巖、粉砂巖和侏羅系火山巖。受大氣降雨影響，每年6月下旬到7月中旬為梅雨季節(jié)，路堤施工周期受天氣因素影響較大。C，176。年平均降雨量1026mm，年平均蒸發(fā)量1121mm，相對(duì)濕度75%，屬于濕潤地區(qū)；176。在平原地帶，可結(jié)合當(dāng)?shù)赝临|(zhì)情況和農(nóng)田改造計(jì)劃，沿線就近選擇取土坑，集中取土。本項(xiàng)目陽縣地處江蘇南部，低山丘陵崗地分布區(qū)，崗地與崗間洼地、沖擊平原、秦淮河河漫灘相間分布，地貌單元多變，地面呈波狀起伏。第四章 省道243公路路基邊坡合理坡率的研究 工程概況 省道243（南京段）起于南京與鎮(zhèn)江交界處——高陽河，終于溧水縣石湫鎮(zhèn)。 本章小結(jié) 本章總結(jié)了石灰改良土的強(qiáng)度形成的機(jī)理，并對(duì)你單元體受力進(jìn)行了分析，總結(jié)得出石灰對(duì)改良土壤的最大貢獻(xiàn)莫過于大大增加一般土壤的內(nèi)粘聚力，而石灰改良土壤對(duì)內(nèi)摩擦角的影響卻不大。表36 安全系數(shù)K隨坡率和邊坡高度的變化坡率4m6m8m灰土素土圖36 安全系數(shù)隨邊坡高度以及坡率的變化 Bishop簡化條分法是目前評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性最常用的方法之一，其保證性已經(jīng)在無數(shù)大大小小工程項(xiàng)目中得到了驗(yàn)證，這里以Bishop法產(chǎn)生的安全系數(shù)分析不同坡率的邊坡安全系數(shù)隨著邊坡高度的變化，得到的灰土邊坡的安全系數(shù)遠(yuǎn)大于素填土的安全系數(shù)，也遠(yuǎn)大于《公路路基規(guī)范》的要求，而且安全系數(shù)隨著邊坡高度的增加而逐漸減小。由于在實(shí)際情況中，邊坡的穩(wěn)定受到多種因素的影響，而且許多潛在影響因素也未能得到重視和評(píng)估，僅憑安全系數(shù)就斷定其穩(wěn)定與否，是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模前踩禂?shù)的相對(duì)比較法，其準(zhǔn)確性卻是可以相信的。圖31 設(shè)計(jì)理想邊坡模型圖32 GeoSlope軟件建立的理想邊坡模型當(dāng)H=4m時(shí)，運(yùn)用GeoSlope分析其穩(wěn)定性，得到安全系數(shù)值如表33所示，并得出在H=4m條件下安全系數(shù)隨坡率的變化規(guī)律，我們同樣可以得出H=6m、8m時(shí)安全系數(shù)值和隨坡率的變化規(guī)律。石灰改良土的強(qiáng)度參數(shù)為，理想地基土條件為，建立邊坡模型，取邊坡高度H為8m、6m、4m，邊坡坡率為1:、1:、1:、1:，上覆20kN/m豎向均載，不考慮地下水位影響，運(yùn)用GeoSlope軟件分析比較其安