考虑蠕变效应的弃土场稳定性分析—以广吉线弃土场为例

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近些年来,随着中国基础建设的大力发展,大量弃土场工程越来越多,因此,为了保证工程场地运营的安全,消除安全隐患,弃土场稳定性计算及评估的重要性日益凸显。一般对弃土场稳定性的分析都是把土体当成弹塑性体来进行稳定性分析及评估,忽略了岩土体的蠕变特性,即其变形在长期荷载下随着时间的发展不断增长,甚至导致弃土场失稳造成工程失败。因此在对弃土场工程进行设计及后续治理的时候,需要把蠕变效应考虑进去。
  蠕变效应和土的成分、性质以及应力历史密切相关,不同区域的土环境不同,则其蠕变规律也相差甚远,选取合适的本构模型能够真实、准确地反映出土体蠕变过程中应力、应变和时间的变化规律,进而能够更好的对实际工程作出预测。本文以广吉线弃土场工程为案例,采用蠕变学理论与室内直剪蠕变试验相结合的方法,对其蠕变规律展开研究。通过借助数值分析软件对直剪蠕变试验得到的数据进行处理并拟合,找到了可以准确描述其蠕变规律的蠕变模型。借助FLAC3D数值模拟软件对广吉线弃土场工程进行了稳定性分析,研究了蠕变效应对其安全系数的影响。
  在不考虑蠕变效应的时候,在弹塑性状态下对弃土场边坡进行了稳定性分析,得出了广吉线弃土场边坡的安全系数是1.36。X方向发生的最大位移是3.1cm,其位置处于弃土场边坡的坡脚位置;在考虑蠕变效应作用,经过2年、3年、5年蠕变发展,弃土场边坡X方向发生的最大位移分别是4.21cm、5.30cm、6.82cm。蠕变7年时间该弃土场基本稳定,X方向最大位移量大约为6.96cm。相比弹塑性状态下X方向最大位移量3.1cm,最大位移量增加了124.52%。且不同蠕变时间作用下弃土场边坡X方向最大位移发生的位置都是在坡脚位置,因为坡脚位置剪应力集中,故最容易发生破坏。
  在不考虑蠕变效应的时候,弹塑性状态下弃土场边坡的安全稳定系数为1.36,而考虑蠕变效应作用下弃土场的安全稳定系数为1.04,和不考虑蠕变的安全系数1.36相比下降了23.5%。其中1.36可以作为弃土场的短期稳定性指标,建议在实际弃土场的设计以及后续工程治理设计中,采取1.04作为弃土场的安全稳定性系数。除了广吉线弃土场,在对其他弃土场以及实际边坡工程进行稳定性分析的时候,都要把蠕变因素考虑进去,以便提高工程的安全性以及经济性。
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