基于尖点突变理论的路基下伏溶洞顶板稳定性分析

摘要：

下伏溶洞顶板结构承载力不足易引发岩溶路基不均匀沉降和沉陷.以新建桂柳高速公路岩溶区路基工程为背景,采用FLAC3D模拟路堤分层填筑下伏溶洞地基的应力应变响应.基于尖点突变理论构建了稳定性判定的数学模型,对比分析了竖向位移、 塑性区体积、 塑性应变能3种突变判据的适用性,明确了综合考虑拉、 压、 剪切屈服且将单值的塑性应变能作为顶板失稳的合理判据.进而结合以塑性应变能为准则的尖点突变理论和数值方法,分析了顶板厚度、 溶洞跨度、 上覆土层厚度、 岩石强度参数对岩溶顶板极限承载力的影响.结果表明:溶洞顶板极限承载力随厚跨比、 上覆土层厚度、 黏聚力和内摩擦角的增加呈近似线性增大,顶板厚度越大、 洞跨越小,顶板承载力增加的速率越大;厚跨比超过0.8且尺寸较小的溶洞,上覆土层先于岩层顶板发生屈服破坏;随顶板厚度的增大,上覆土层厚度对溶洞顶板极限承载力的影响增加.并给出了不同安全储备系数下路堤填高与厚跨比之间的关系.该方法可作为溶洞顶板稳定性定量评价的一种新手段,其分析结果可为岩溶路基设计和施工提供依据.

关键词：道路工程、塑性应变能准则、尖点突变理论、顶板稳定性、下伏溶洞、极限承载力

所属期刊栏目：36

分类号：U416.1+61(道路工程)

资助基金：苏交科重点研发项目 JSTI-G-04-27/01

在线出版日期：2019-12-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：24-32