桩承式路堤二维和三维土拱效应离散元分析

• 来源期刊: 浙江大学学报（英文版）（A辑：应用物理和工程）
• 学科: 交通运输
• 关键词: 桩承式路堤 土拱效应 离散元法 荷载传递 沉降变形
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 页码范围: 350-365
• 页数: 16页
• 分类号: U416.12
• 语种: 英文

摘要

目 的:土拱效应是桩承式路堤的主要荷载传递机理.本文旨在探讨随着桩土差异沉降量的增加,平面土拱和空间土拱演化过程中的相似点和差异性,以深化对桩承式路堤作用机制的理解.创新点:1.基于离散元法对比分析平面土拱和空间土拱的作用发挥机制,包括细观角度的强弱力链分布特征和宏观角度的沉降变形模式;2.探讨路堤设计参数和土体参数对二维和三维路堤荷载传递和沉降变形(路堤顶面和路堤内部)的影响.方法:1.基于活动门室内模型试验建立桩承式路堤二维和三维离散元数值模型;依据接触力均值划分强弱力链,得到土拱结构的空间分布特征;采用颗粒位移分组获取土体变形模式.2.通过变化路堤高度、桩净间距、填料内摩擦角以及孔隙率来分析路堤荷载和变形响应.结论:1.平面土拱效应存在高估路堤荷载传递效率和低估路堤沉降变形的现象.2.当路堤高度高于等沉面,即土拱结构处于全拱状态时,路堤土体的空间滑裂面表现为穹顶状,且等沉面位置高于二维模型.3.增大路堤高度和填料内摩擦角以及减小桩净间距和孔隙率都能够提高平面土拱和空间土拱的荷载传递能力,进而减小路堤沉降量;其中,孔隙率对沉降变形的影响最为明显.4.当路堤高度低于等沉面,即土拱结构处于非全拱状态时,在三维模型中增加路堤高度主要减小四桩间上部土体沉降,而对两桩间上部土体沉降的影响较小.