路基動力響應(yīng)及深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析

1、路基動力響應(yīng)及深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析 浙江工業(yè)大學(xué)碩士論文2013年5月25日論文介紹 緒論 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析 高速鐵路路基動力響應(yīng)分析 結(jié)論與展望第一章 緒論研究目的和意義 隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，使得鐵路運輸量快速增大，快度運送能力的要求越來越高，導(dǎo)致高速鐵路建設(shè)中很多邊坡穩(wěn)定性和列車振動下的路基動力響應(yīng)問題日益突出，尋求經(jīng)濟、合理的研究方法來解決高速鐵路建設(shè)中的邊坡穩(wěn)定性和路基動力響應(yīng)問題迫在眉睫。 第一章 緒論研究背景和現(xiàn)狀1. 深路塹邊坡穩(wěn)定性分析現(xiàn)狀 20世紀初期至50年代，邊坡穩(wěn)定性評價歸于土力學(xué)研究范疇，在剛體極限平衡的基礎(chǔ)上建立邊坡穩(wěn)定性的計算，邊坡設(shè)計的依據(jù)是用工

2、程類比法確定的邊坡角值，這一研究階段被稱為定性研究階段。 60年代至70年代，邊坡穩(wěn)定性研究理論和方法取得了非常大的發(fā)展。 一是，在剛體極限平衡理論的基礎(chǔ)上，采用數(shù)學(xué)分析法或圖解法進行分析，然后，求出安全系數(shù)或類似安全系數(shù)，一次概念來進行定量評價（如塊體理論、結(jié)構(gòu)分析法等）； 一是，利用邊界元法或離散元法、有限元法分析方法來計算邊坡內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)和變形特征。 80年代，邊坡穩(wěn)定性研究的理論和方法逐步走向成熟，可運用計算機定量或半定量的來模擬邊坡開挖的過程到變形破壞的全過程。 第一章 緒論2. 鐵路路基動力響應(yīng)研究現(xiàn)狀 鐵路路基的動力響應(yīng)分析是采用理論分析計算和現(xiàn)場實測試驗兩種手段來進行研究的，

3、研究主要包括應(yīng)力場問題分析、應(yīng)變場問題分析、加速度場問題分析、頻率特性研究和動力學(xué)方面的問題分析計算等幾方面。鐵路路基的設(shè)計方面、使用方面和養(yǎng)護維修方面的問題受鐵路路基的動力響應(yīng)大小和分布的影響，其也會對鐵路路基的疲勞強度、累積變形特性及路基動力穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。為了減小鐵路路基的危害性、提高鐵路路基的動力穩(wěn)定性研究鐵路路基的動力響應(yīng)問題是其重要技術(shù)保證。對于鐵路路基的動本構(gòu)模型和數(shù)值仿真分析兩方面研究是高速鐵路路基動力響應(yīng)特性理論研究的重點?，F(xiàn)在由于計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和計算方法的進步，在高速鐵路路基動力響應(yīng)問題研究中數(shù)值仿真分析方法得到了普遍的應(yīng)用和發(fā)展。為了很好的模擬在列車荷載作用下高速鐵

4、路路基動力響應(yīng)問題，并與實際相吻合，就必須去完善動力本構(gòu)模型及其合理的選擇、動荷載的模擬及其加載、邊界條件的處理、計算參數(shù)等方面。 第一章 緒論本文的研究內(nèi)容隨著我國交通工程建設(shè)，尤其是高速鐵路建設(shè)快速的發(fā)展，在山區(qū)和丘陵地形地區(qū)進行大規(guī)模的鐵路工程建設(shè)，會遇到大量的深挖方邊坡工程問題，同時，對于高速鐵路路基工程還存在路基的動力方面的問題。因此，深挖方邊坡工程和高速鐵路路基動力性能是基礎(chǔ)建設(shè)工程中重要關(guān)鍵問題，也是重要的巖土工程問題。基于高速鐵路路基建設(shè)中可能存在的問題，采用強度折減法對深挖方路塹邊坡問題進行分析，也對現(xiàn)在比較關(guān)心的高速列車行駛路基動力性能進行研究，提出了一些有建設(shè)性意見。主要

5、研究內(nèi)容有：（1）分析深挖路塹路基邊坡工程模型及其參數(shù)確定，建立深挖路塹路基邊坡的數(shù)值分析方法，以研究深挖路塹路基邊坡的數(shù)值描述；（2）利用MIDAS/GTS建立高速鐵路路基三維動力模型，來研究路基動力特性，以及在列車動力荷載作用下的路基動力響應(yīng)。（3）通過模擬定性和定量的分析深挖路塹路基邊坡和高速鐵路路基動力特性，為以后設(shè)計和工程實際提供指導(dǎo)。第一章 緒論技術(shù)路線 第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析 邊坡穩(wěn)定性分析是將剪切應(yīng)力及剪切強度來研究分析計算邊坡的穩(wěn)定性問題。一般推薦使用下列對于邊坡穩(wěn)定分析的計算方法：基于邊坡極限平衡理論的一種整體分析法和條分分析法。基于邊坡強度理論的一種極限分析法。基

6、于邊坡彈性理論的一種有限元分析法。 MIDAS/GTS的邊坡分析方法是利用有限元法的一種強度折減法。對于有限元分析法來分析邊坡穩(wěn)定的方法有兩類，第一類是利用其強度折減法來直接去計算，第二類是將計算的邊坡應(yīng)力值和極限平衡法聯(lián)合起來確定安全系數(shù)。其中，強度折減法是一種逐漸減小邊坡的剪切強度（c， ）一直計算到不收斂為止，不收斂的計算階段看做破壞，這一計算階段出現(xiàn)的最大強度折減率就是邊坡的最小安全系數(shù)。第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析 強度折減法邊坡最小安全系數(shù)計算 認為邊坡土體的彈性模量E及其泊松比v是一個定值，粘聚力c及其內(nèi)摩擦角按下面提出的計算進行減小，直到邊坡計算分析達到發(fā)散停止，將此時發(fā)散狀

7、態(tài)下的安全系數(shù)F，取為最小安全系數(shù)。邊坡剪切破壞時的，邊坡達到破壞狀態(tài)時的安全系數(shù)F的計算公式： 且， ：邊坡所能承受的剪切強度。 的值可利用莫爾-庫侖準則按下面的計算公式進行。 是邊坡破壞的滑動面上剪切應(yīng)力，可按下面計算公式進行。 且， ：邊坡剪切強度的因子； ：邊坡剪切強度的因子； SRF ：邊坡強度折減的系數(shù)。 為了得到邊坡的最小安全系數(shù)，需要將 f 不斷的試著去逼近，是按一個比較小的增長幅度不斷的去增加，但是這樣就會時計算時間增加。 第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析研究的工程背景以京哈鐵路哈爾濱路段為工程背景，通過數(shù)值模擬的方法，針對存在軟弱夾層地段進行數(shù)值仿真分析，研究了深挖路塹路段邊

8、坡穩(wěn)定問題。邊坡土體物理力學(xué)性質(zhì) 第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析模型的建立 由于深挖路塹兩側(cè)邊坡是對稱的，因此，我們選取左側(cè)邊坡為研究對象進行分析。含軟弱夾層深挖路塹左側(cè)邊坡示意圖第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析荷載的加載方式含軟弱夾層深挖路塹左側(cè)邊坡受本身重力荷載的作用。網(wǎng)格劃分利用四邊形網(wǎng)格進行邊坡網(wǎng)格自動劃分。邊坡網(wǎng)格劃分示意圖第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析含軟弱夾層深挖路塹邊坡的作用力分析 深挖路基邊坡兩側(cè)受力情況。我們可以發(fā)現(xiàn)，深挖路基邊坡兩側(cè)受力隨著深度的增加作用力增強，說明隨著深度的增加邊坡土體自重應(yīng)力增強，因而，作用力增強。 第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析深挖路基邊坡底面受力情況

9、。我們可以發(fā)現(xiàn)，深挖路基底面受力從右向左所受的作用力不斷增強，這是由于右側(cè)土體已經(jīng)被開挖，自重應(yīng)力減小，也就對底面的作用力減小。第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析含軟弱夾層深挖路塹邊坡的整體位移分析 深挖方路塹邊坡的整體破壞形態(tài)。我們可以看出，整個邊坡沿著軟弱夾層進行破壞，土體整體下滑，沿軟弱夾層滑出原來的邊坡斷面。軟弱夾層最上面和最下面的土體位移是比較大的，軟弱夾層坡面中間部位位移相對比較小。第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析含軟弱夾層深挖路塹邊坡的應(yīng)變分析深挖方路塹邊坡體應(yīng)變變化形態(tài)。我們可以看出，在邊坡頂面軟弱夾層右側(cè)的部位體應(yīng)變變化時比較小。第二章 深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析含軟弱夾層深挖路塹邊坡

10、的應(yīng)力分析 深挖方路塹邊坡坡體應(yīng)力變化形態(tài)。我們可以看出，隨著深度的增加，應(yīng)力是不斷增加的。但沿著軟弱滑動面處應(yīng)力最大。由于用GTS分析的深挖方路塹邊坡穩(wěn)定分析時使用了強度折減法，所 以為了更有效得模擬了邊坡破壞形態(tài)。第三章高速鐵路路基動力響應(yīng)分析以京哈鐵路哈爾濱路段為工程背景，通過數(shù)值模擬的方法，研究高速鐵路路基動力響特性。高速列車振動荷載的作用，會加速列車和線路系統(tǒng)的動力反應(yīng)，鐵路路基動力學(xué)問題研究現(xiàn)在成為路基工程的重要研究內(nèi)容和重要的研究方向。對于鐵路路基這一復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，根據(jù)其在高速列車行駛過程中的工作性狀，建立一個合理的路基軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動力計算模型來進行動力響應(yīng)研究，了解其動力特性，

11、對于指導(dǎo)高速鐵路路基研究具有重要意義，因此，建立一個合理的分析模型進行數(shù)值仿真分析是至關(guān)重要的。第三章高速鐵路路基動力響應(yīng)分析高速鐵路路基模型尺寸 路基橫斷面圖 路基土體采用實體單元模型長50m，高46.13m，路基高6.31m，地基場地高40m，其中道床0.87m，壓密路基1.75m，上部路基2.4m，下部路基1.11m；路基邊坡1:1.5。 第三章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元模型建立有限元網(wǎng)格劃分第三章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元模型建立有限元邊界條件 第三章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元模型建立路基模型計算單元的選取在有限元模型分析時，道床、路基及地基各層采用實體單元描述，各層間以共用節(jié)點的形式連接。

12、三維實體結(jié)構(gòu)單元通過8個節(jié)點來定義，每個節(jié)點有3個沿著x,y, z方向的自由度。利用八節(jié)點構(gòu)成的三維實體單元用于模擬實體結(jié)構(gòu)。 MIDAS/GTS中的單元采用等參數(shù)理論建立單元平衡方程。在MIDAS/GTS中對三維實體單元沒有定義單元坐標系，而是使用整體坐標系，即實體單元僅具有沿著整體坐標系X、Y、Z方向的平移自由度。第三章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元模型建立進行高速鐵路路基三維有限元分析時，應(yīng)選擇一段路基進行有限元模型的建立。邊界距列車荷載作用模型邊界30m范圍認為已消除邊界條件的影響；激振力作用下軌道的振動，無影響的范圍是超出10跨扣件范圍。同時對計算時間的考慮，計算精度可以保證的前提下，我們

13、選取了路基長度50m進行計算。模型兩橫斷面采用z向位移約束，左右兩地基縱斷面采用x向位移約束，地基底面采用全約束。路基單元采用三維實體單元，單元數(shù)目84420個。土體的本構(gòu)采用莫爾庫侖模型。高速鐵路動力有限元計算，考慮了列車單向行駛時土體的彈性和塑性情況下變形特性和應(yīng)力特性?？紤]高速列車荷載的時速為180公里產(chǎn)生的應(yīng)力場和變形場，將列車荷載劃分為90個荷載步進行施加，分析的時間步長0.005s。荷載是京哈鐵路哈爾濱段現(xiàn)場實測的試驗數(shù)據(jù)，以此作為荷載進行加載。第三章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元模型建立路基模型計算參數(shù)的選取路基結(jié)構(gòu)動力計算參數(shù)材料名稱厚度彈性模量泊松比容重阻尼比0號道床0.87230

14、000000.18250.251號壓密路基1.7529298.320.319.110.252號上部路基2.438641.850.3218.8160.253號下部路基1.1106721.10.3518.620.254號粉質(zhì)粘土343310.480.317.640.255號粉質(zhì)粘土317205.720.3417.640.256號粉質(zhì)粘土747422.050.317.640.257號粉質(zhì)粘土3090181.20.2917.640.25第三章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元模型建立進行高速鐵路路基三維有限元分析時，應(yīng)選擇一段路基進行有限元模型的建立。邊界距列車荷載作用模型邊界30m范圍認為已消除邊界條件的影響

15、；激振力作用下軌道的振動，無影響的范圍是超出10跨扣件范圍。同時對計算時間的考慮，計算精度可以保證的前提下，我們選取了路基長度50m進行計算。模型兩橫斷面采用z向位移約束，左右兩地基縱斷面采用x向位移約束，地基底面采用全約束。路基單元采用三維實體單元，單元數(shù)目84420個。土體的本構(gòu)采用莫爾庫侖模型。高速鐵路動力有限元計算，考慮了列車單向行駛時土體的彈性和塑性情況下變形特性和應(yīng)力特性。考慮高速列車荷載的時速為180公里產(chǎn)生的應(yīng)力場和變形場，將列車荷載劃分為90個荷載步進行施加，分析的時間步長0.005s。荷載是京哈鐵路哈爾濱段現(xiàn)場實測的試驗數(shù)據(jù)，以此作為荷載進行加載。第三章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有

16、限元模型建立列車移動荷載作用下路基力時程分析力時程曲線隨深度的變化規(guī)律中間斷面沿路基深度在路基右側(cè)坡面選取道床底面、壓密路基底面、上部路基底面、下部路基底面四個位置處的Fx、Fy、Fz三個方向力的時程曲線圖。 第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（1）Fx方向力時程隨深度的變化規(guī)律路基土Fx方向的力時程曲線隨著路基深度的增加，去除道床底面力時程曲線，F(xiàn)x方向動力反應(yīng)逐漸增強的，隨著傳播深度的增加呈增強趨勢。其中，每一個力的時程曲線的變化規(guī)律都是先負向減小，再逐漸正向增加，在正向區(qū)有三次波動，存在三個正峰值點，最后回到原點，一個負向峰值三個正向峰值。但是，只有道床底面點規(guī)律不一致，而是先正向增加，

17、再負向減小，再正向增加，再負向減小，再增加回到原點，沿x=1.108呈反方向?qū)ΨQ。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（2）Fy方向力時程隨深度的變化規(guī)律隨著路基深度的增加對Fy方向力時程曲線影響越來越小的，F(xiàn)y方向動力反應(yīng)逐漸減弱，隨著傳播深度的增加呈衰減趨勢。其中，每一力的時程曲線變化規(guī)律都是先正向增加，再逐漸減小到負向，再增加波動兩次，最后回到原點。都是存在三次波動，正向波動一次，負向波動兩次，只有壓密路基是在正向波動兩次，在負向波動一次，但波動規(guī)律是一致的。但是，道床底面點規(guī)律是不一致，而是先正向增加，再負向減小，再正向增加，再負向減小，再增加回到原點，沿x=1.108呈反方向?qū)ΨQ。第四

18、章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（3） Fz方向力時程隨深度的變化規(guī)律隨著路基深度的增加對Fz方向力時程曲線影響越來越小，動力反應(yīng)逐漸減弱，隨著傳播深度的增加呈衰減趨勢。變化規(guī)律都是先正向增加，再逐漸減小到負向，再負向增加波動兩次，最后回到原點，在正向波動一次，在負向波動兩次，壓密路基和上部路基曲線趨勢基本是一致的。其中，下部路基力時程曲線是先負向增加，在正向增加，再負向減小，最后回到原點，就是負向波動一次，正向波動一次，再負向波動一次，但波動幅度高于壓密路基和上部路基。但是，道床底面點規(guī)律不一致，而是先正向增加，再負向減小，再正向增加，再負向減小，再橫坐標有一個小波動后，回到原點，基本是正弦波

19、的形式。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析我們可以發(fā)現(xiàn)，道床底面的力時程波動曲線的響應(yīng)明顯大于下面三層壓密路基底面、上部路基底面、下部路基底面力的時程曲線。并且，沿Fx、Fy、Fz三個方向力的時程曲線的變化也是基本一致的，只是波動的幅值不同。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析列車行駛過程路基力時程曲線的變化規(guī)律 列車駛進、行駛、駛出過程路基三個位置處的Fx、Fy、Fz三個方向力的時程曲線圖。 Fx方向力時程隨深度的變化規(guī)律路基行駛側(cè)，駛進、行駛、駛出三個位置力時程曲線變化規(guī)律基本一致，只是依次曲線向右側(cè)移動了，但都表現(xiàn)為雙峰值現(xiàn)象，并且曲線波動幅度越來越小了，這說明隨著列車的行駛對路基的影響越

20、來越小。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析2. Fy方向力時程隨深度的變化規(guī)律路基行駛側(cè)，駛進、行駛、駛出三個位置力時程曲線變化規(guī)律基本一致，只是依次曲線向右側(cè)移動了，但都表現(xiàn)為雙峰值現(xiàn)象，并且曲線波動幅度越來越小了，這說明隨著列車的行駛對路基的影響越來越小 。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析3. Fz方向力時程隨深度的變化規(guī)律我們可以發(fā)現(xiàn)，列車駛進、行駛、駛出過程路基三個位置處的Fx、Fy、Fz三個方向力的時程曲線變化規(guī)律基本是一致的，都是在正向雙峰現(xiàn)象，但三個方向變化幅度不同，從小到大依次是Fx、Fz、Fy方向。路基行駛側(cè)，駛進、行駛、駛出三個位置力時程曲線變化，駛?cè)胛恢昧r程曲線呈馬鞍

21、形，行駛位置力時程曲線波動三次，駛出位置波動兩次，只是依次曲線向右側(cè)移動了，但曲線波動幅度從大到小依次為行駛處、駛出處、駛進處 。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析 列車移動荷載作用下路基應(yīng)力時程分析 以下為中間斷面沿路基深度在路基右側(cè)坡面選取道床底面、壓密路基底面、上部路基底面、下部路基底面四個位置處的XX、YY、ZZ、XY、YZ、XZ六個方向應(yīng)力的時程曲線圖 。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析隨著路基深度的增加對XX方向應(yīng)力時程曲線影響越來越小，動力反應(yīng)逐漸減弱，隨著傳播深度的增加呈衰減趨勢。變化規(guī)律都是先正向增加一個小波動，再逐漸減小到負向幅度比較大，在負向最低點有一個小波動，然后再負

22、向逐漸增加一個小波動，最后回到原點，壓密路基、上部路基和下部路基應(yīng)力時程曲線趨勢基本是一致的。其中，道床底面應(yīng)力時程曲線的變化規(guī)律與其他下部路基應(yīng)力時程曲線規(guī)律基本是一致的，就是波動的幅度是比較大。應(yīng)力時程曲線隨深度的變化規(guī)律（1）XX方向應(yīng)力時程隨深度的變化規(guī)律第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（2）YY方向應(yīng)力時程隨深度的變化規(guī)律隨著路基深度的增加對YY方向應(yīng)力時程曲線影響越來越小，動力反應(yīng)逐漸減弱，隨著傳播深度的增加呈衰減趨勢。道床底面和下部路基底面對比分析，應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律在負向呈下馬鞍型，負向最低點有一個小波動，最后回到原點，對于存在階梯型路基斷面的道床底面和下部路基兩個部位，應(yīng)

23、力時程曲線變化規(guī)律是一樣的，就是比較深的下部路基底面位置列車行駛對路基動力響應(yīng)明顯較小了，我們從圖中明顯可以看出，下部路基應(yīng)力時程曲線在道床底面應(yīng)力時程曲線上面。壓密路基底面和上部路基底面對比分析，應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律在正向呈上馬鞍型，正向最低點有一個小波動，最后回到原點，對于在路基坡面位置的壓密路基底面和上部路基底面兩個部位，應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律是一樣的，就是比較深的下上部路基底面位置列車行駛對路基動力響應(yīng)明顯較小了，我們從圖中明顯可以看出，上部路基底面應(yīng)力時程曲線在壓密路基底面應(yīng)力時程曲線的上面。 第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（3）ZZ方向應(yīng)力時程隨深度的變化規(guī)律道床底面和下部路基底

24、面比較、壓密路基和上部路基比較，我們可以看出，路基深度的增加ZZ方向應(yīng)力時程曲線影響變小，動力反應(yīng)減弱，深度的增加呈衰減趨勢，但應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律并不一致。 第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（4）XY方向應(yīng)力時程隨深度的變化規(guī)律 隨著路基深度的增加XY方向應(yīng)力時程曲線影響越來越小，動力反應(yīng)減弱，深度的增加呈衰減趨勢。但應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律并不一致。 第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（5）YZ方向應(yīng)力時程隨深度的變化規(guī)律隨著路基深度的增加YZ方向應(yīng)力時程曲線影響越來越小，動力反應(yīng)減弱，深度的增加呈衰減趨勢。除了道床底面位置外，應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律基本是一致的，只是下部路基底面變化幅度比較大

25、。 第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（6）XZ方向應(yīng)力時程隨深度的變化規(guī)律隨著路基深度的增加XZ方向應(yīng)力時程曲線影響越來越大，動力反應(yīng)增強，深度的增加呈遞增趨勢，除了道床底面位置外，應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律基本是一致的，但幅度很小，基本可以認為是重合的。但對于道床底面應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律是下馬鞍后上馬鞍，回到原點。 第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析列車行駛過程路基力時程曲線的變化規(guī)律 （1）XX、YY、XY方向應(yīng)力時程曲線的變化規(guī)律駛?cè)?、行駛中、駛出三種情況的應(yīng)力時程曲線線性基本是一樣的，但駛?cè)?、行駛中、駛出三種情況力時程幅度基本差不多，只是曲線依次向右移動了一段距離。XX、YY、XY方向應(yīng)力

26、曲線變化規(guī)律基本是完全一致的，只是變化幅度不同，依次從大到小為XX方向、XY方向、YY方向，具有很好的規(guī)律性。同時，XX、YY、XY三方向應(yīng)力時程曲線沿行駛方向變化規(guī)律也是一樣的。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限元分析（2）ZZ、XZ方向應(yīng)力時程曲線的變化規(guī)律駛?cè)?、行駛中、駛出三種情況的應(yīng)力時程曲線線性基本是一樣的，只是曲線依次向右移動了一段距離，變化幅度從大到小依次為行駛中、駛出、駛?cè)胩?。ZZ、XZ方向應(yīng)力曲線變化規(guī)律基本是完全一致的，只是變化幅度不同，依次從大到小為ZZ、XZ方向，具有很好的規(guī)律性。同時，XX、YY、XY三方向應(yīng)力時程曲線沿行駛方向變化規(guī)律也是一樣。第四章 路基結(jié)構(gòu)三維動力有限

27、元分析（3）YZ方向應(yīng)力時程曲線的變化規(guī)律駛?cè)搿⑿旭傊?、駛出三種情況的應(yīng)力時程曲線線性基本是一樣的，只是曲線依次向右移動了一段距離，變化幅度從大到小依次為行駛中、駛?cè)?、駛出處。同時，YZ方向應(yīng)力時程曲線沿行駛方向變化規(guī)律也是一樣。第四章 結(jié)論與展望結(jié)論一、深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析 （1）深挖路基邊坡兩側(cè)受力情況，我們可以發(fā)現(xiàn)深挖路基邊坡兩側(cè)受力隨著深度的增加作用力增強，說明隨著深度的增加邊坡土體自重應(yīng)力增強，因而，作用力增強。深挖路基底面受力從右向左所受的作用力不斷增強，這是由于右側(cè)土體已經(jīng)被開挖，自重應(yīng)力減小，也就對底面的作用力減小。 （2）深挖方路塹邊坡的整體破壞形態(tài)，我們可以看出整個邊坡沿

28、著軟弱夾層進行破壞，土體整體下滑，沿軟弱夾層滑出原來的邊坡斷面。軟弱夾層最上面和最下面的土體位移是比較大的，軟弱夾層坡面中間部位位移相對比較小。 （3）深挖方路塹邊坡體應(yīng)變變化形態(tài)，我們可以看出在邊坡頂面軟弱夾層右側(cè)的部位體應(yīng)變變化時比較小。 （4）深挖方路塹邊坡坡體應(yīng)力變化形態(tài)，我們可以看出隨著深度的增加，應(yīng)力是不斷增加的。但沿著軟弱滑動面處應(yīng)力最大。 第四章 結(jié)論與展望二、高速鐵路路基三維動力有限元分析 1、列車移動荷載作用下路基力時程分析 （1）力時程曲線隨深度的變化規(guī)律 道床底面的力時程波動曲線的響應(yīng)明顯大于下面三層壓密路基底面、上部路基底面、下部路基底面力的時程曲線。并且，沿Fx、F

29、y、Fz三個方向力的時程曲線的變化也是基本一致的，只是波動的幅值不同。 路基土Fx方向的力時程曲線隨著路基深度的增加，去除道床底面力時程曲線，F(xiàn)x方向動力反應(yīng)逐漸增強的，隨著傳播深度的增加呈增強趨勢。其中，每一個力的時程曲線的變化規(guī)律都是先負向減小，再逐漸正向增加，在正向區(qū)有三次波動，存在三個正峰值點，最后回到原點，一個負向峰值三個正向峰值。隨著路基深度的增加對Fy方向力時程曲線影響越來越小的，F(xiàn)y方向動力反應(yīng)逐漸減弱，隨著傳播深度的增加呈衰減趨勢。其中，每一力的時程曲線變化規(guī)律都是先正向增加，再逐漸減小到負向，再增加波動兩次，最后回到原點。隨著路基深度的增加對Fz方向力時程曲線影響越來越小，

30、動力反應(yīng)逐漸減弱，隨著傳播深度的增加呈衰減趨勢。變化規(guī)律都是先正向增加，再逐漸減小到負向，再負向增加波動兩次，最后回到原點，在正向波動一次，在負向波動兩次，壓密路基和上部路基曲線趨勢基本是一致的。 第四章 結(jié)論與展望 （2）列車行駛過程路基力時程曲線的變化規(guī)律 列車駛進、行駛、駛出過程路基三個位置處的Fx、Fy、Fz三個方向力的時程曲線變化規(guī)律基本是一致的，都是在正向雙峰現(xiàn)象，但三個方向變化幅度不同，從小到大依次是Fx、Fz、Fy方向。 Fx、Fy方向力時程。路基行駛側(cè)，駛進、行駛、駛出三個位置力時程曲線變化規(guī)律基本一致，只是依次曲線向右側(cè)移動了，但都表現(xiàn)為雙峰值現(xiàn)象，并且曲線波動幅度越來越小

31、了，這說明隨著列車的行駛對路基的影響越來越小。 Fz方向力時程。路基行駛側(cè)，駛進、行駛、駛出三個位置力時程曲線變化，駛?cè)胛恢昧r程曲線呈馬鞍形，行駛位置力時程曲線波動三次，駛出位置波動兩次，只是依次曲線向右側(cè)移動了，但曲線波動幅度從大到小依次為行駛處、駛出處、駛進處。 第四章 結(jié)論與展望 2、列車移動荷載作用下路基應(yīng)力時程分析 道床底面、壓密路基底面、上部路基底面、下部路基底面四個位置處的XX、YY、ZZ、XY、YZ、XZ六個方向應(yīng)力的時程曲線圖變化規(guī)律基本是一致，有很好的相似性。 （1） 應(yīng)力時程曲線隨深度的變化規(guī)律 XX方向應(yīng)力時程。隨著路基深度的增加對XX方向應(yīng)力時程曲線影響越來越小，動

32、力反應(yīng)逐漸減弱，隨著傳播深度的增加呈衰減趨勢。變化規(guī)律都是先正向增加一個小波動，再逐漸減小到負向幅度比較大，在負向最低點有一個小波動，然后再負向逐漸增加一個小波動，最后回到原點，壓密路基、上部路基和下部路基應(yīng)力時程曲線趨勢基本是一致的。 YY方向應(yīng)力時程。隨著路基深度的增加對YY方向應(yīng)力時程曲線影響越來越小，動力反應(yīng)逐漸減弱，隨著傳播深度的增加呈衰減趨勢。道床底面和下部路基底面對比分析，應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律在負向呈下馬鞍型，負向最低點有一個小波動，最后回到原點，對于存在階梯型路基斷面的道床底面和下部路基兩個部位，應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律是一樣的，就是比較深的下部路基底面位置列車行駛對路基動力響應(yīng)明

33、顯較小了，下部路基應(yīng)力時程曲線在道床底面應(yīng)力時程曲線上面。 第四章 結(jié)論與展望 ZZ方向應(yīng)力時程。道床底面和下部路基底面比較、壓密路基和上部路基比較，我們可以看出，路基深度的增加ZZ方向應(yīng)力時程曲線影響變小，動力反應(yīng)減弱，深度的增加呈衰減趨勢，但應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律并不一致。 XY方向應(yīng)力時程。隨著路基深度的增加XY方向應(yīng)力時程曲線影響越來越小，動力反應(yīng)減弱，深度的增加呈衰減趨勢。但應(yīng)力時程曲線變化規(guī)律并不一致。 YZ方向應(yīng)力時程。隨著路基深度的增加YZ方向應(yīng)力時程曲線影響越來越小，動力反應(yīng)減弱，深度的增加呈衰減趨勢。 XZ方向應(yīng)力時程。隨著路基深度的增加XZ方向應(yīng)力時程曲線影響越來越大，動力反應(yīng)增強，深度的增加呈遞增趨勢，除了道床