【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质情况分析，具体是指一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法。
技术介绍
1、随着国家西部大开发工程的逐渐推进以及大宗货运“公转铁”步伐的逐渐加快，未来我国西北沙漠地区重载铁路建设将呈现井喷式增长。然而沙漠地区自然环境恶劣，新建工程极易遭受不良地质与水力的双重影响，季节性浸水风积沙路基是该地区的特殊工程问题。
2、张文伟针对沙漠地区重载铁路路基边坡降水侵蚀提出了一种基于土壤流失方程的路堤易侵蚀性评价方法，并设计出完整的监测-修复方案。王立军等从国内外重载铁路路基现状出发，分析了现有重载铁路路基存在的诸多问题，并以大秦重载铁路为依托，提出了翻浆冒泥、路基下沉、路肩冲刷等问题的整治方案。叶宇翔通过有限元分析软件，分别对重载铁路过渡段路基进行静力学分析与动力学分析，最终得到不同土性参数条件下路基的受力与变形规律。董亮等建立了重载铁路轨道加路基三维动态有限元几何模型，分析了路基动变形以及路肩倾斜角度随列车荷载、列车速度、表层厚度等因素变化的规律。李玉芳建立了重载铁路高填方路基的三维数值模型，对边坡稳定性及其影响因素进行了系统分析。田爽构建了季节性冻土区冻融循环下路基填料的本构模型，并基于该模型采用有限元分析了冻融循环、含水率、压实度等因素如何作用于路基填料，并反映到路基本体的影响机理。周文权、冷伍明等采用动三轴试验与有限元分析，探究了重载铁路常用粗粒土填料在不同静载作用与动应力作用下的变形规律。刘城从填料工程特性、路基压实工艺、路基设计施工、加筋数值模拟四个方面对重载铁路风积沙路基进行了研究。商拥辉等研究
3、综上所述，对于重载铁路路基变形特性，目前学者主要以国内各大地区重载铁路路基本体的动力特性研究为主，很少针对沙漠地区风积沙路基进行系统性的探讨，特别是对于沙漠地区易积水的季节性沟谷地带，忽略了浸水、降雨等因素所带来的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种能针对沙漠地区风积沙路基进行系统性的探讨，特别是对于沙漠地区易积水的季节性沟谷地带，忽略了浸水、降雨等因素所带来的影响的分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，包括以下步骤：
3、(1)建立有限元几何模型；
4、(2)根据建立的有限元几何模型进行浸水条件下风积沙路基渗流场分析；
5、(3)再根据建立的有限元几何模型进行不同浸水高度下风积沙路基变形特性分析；
6、(4)得出重荷条件下浸水风积沙路基边变形的结论。
7、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(1)中有限元几何模型的具体建立过程为：
8、(1.1)选择路堤标准横断面运用有限元软件abaqus建立重载铁路风积沙路基仿真模型；
9、(1.2)选取材料的参数；
10、(1.3)确认路基荷载和边界条件；
11、(1.4)选取现场填筑高度相似路段中运营期路基表面沉降监测数据，与模拟计算结果进行比较验证。
12、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(1.2)中，选取的材料包括级配碎石、掺6％水泥改良风积沙、以及风积沙，选取材料的参数包括最优含水率，密度、弹性模量、内摩擦角、粘聚力、泊松比、饱和渗透系数。
13、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(2)中浸水条件下风积沙路基渗流场分析包括降雨入渗条件下风积沙路基渗流场分析与单侧浸水条件下风积沙路基渗流场分析。
14、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述降雨入渗条件下风积沙路基渗流场分析采用非饱和渗流本构与连续降雨模式进行分析。
15、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述单侧浸水条件下风积沙路基渗流场分析过程中，其水流渗出段采用dof边界进行模拟，该边界条件仅在孔压大于0时，允许水流的排出，此时水流流速与孔压成正比，而当孔压小于0时，流速则固定为0，水流无法通过此边界进入内部。
16、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(3)中不同浸水高度下风积沙路基变形特性包括不同浸水高度下风积沙路基位移场分析与不同浸水高度下风积沙路基稳定性分析。
17、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述不同浸水高度下风积沙路基位移场分析过程为，设置左侧水位为地上0.5m、1.5m、2.5m、3.5m四组工况，分别对应水位高差1.5m、2.5m、3.5m、4.5m的情况，并与无浸水工况(浸水高度-1m，水位高差0m)进行对比，以此模拟不同浸水高度的影响，分别绘制出不同浸水高度下路基中心线、路基顶面、地基表面的位移变化曲线。
18、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述不同浸水高度下风积沙路基稳定性分析过程为，先固定路基右侧地下水位高度为地下1m处，依次抬高左侧浸水高度，然后固定路基左侧地下水位高度为地下1m处，依次抬高右侧浸水高度，均以路基右侧滑移面稳定性为观测基准，得到不同浸水高度下风积沙路基安全系数。
19、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
20、(1)本专利技术研究以浸水、降雨因素作为切入点，运用有限元软件abaqus建立重载铁路风积沙路基仿真模型，通过渗流场、位移场、安全系数场等关键评价依据，综合分析了重荷条件下浸水风积沙路基的变形特性；
21、(2)本专利技术采用理论分析、数值模拟等方法，构建重载铁路风积沙路基仿真模型，计算浸水因素对重荷条件下风积沙路基变形特性的影响，可为沙漠地区类似重载铁路工程的开展提供参考，具有积极的进步意义。
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1.一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述步骤（1）中有限元几何模型的具体建立过程为：
3.根据权利要求2所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述步骤（1.2）中，选取的材料包括级配碎石、掺6%水泥改良风积沙、以及风积沙，选取材料的参数包括最优含水率，密度、弹性模量、内摩擦角、粘聚力、泊松比、饱和渗透系数。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述步骤（2）中浸水条件下风积沙路基渗流场分析包括降雨入渗条件下风积沙路基渗流场分析与单侧浸水条件下风积沙路基渗流场分析。
5.根据权利要求4所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述降雨入渗条件下风积沙路基渗流场分析采用非饱和渗流本构与连续降雨模式进行分析。
6.根据权利要求4所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述单侧浸水
7.根据权利要求1或2所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述步骤（3）中不同浸水高度下风积沙路基变形特性包括不同浸水高度下风积沙路基位移场分析与不同浸水高度下风积沙路基稳定性分析。
8.根据权利要求1或2所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述不同浸水高度下风积沙路基位移场分析过程为，设置左侧水位为地上0.5m、1.5m、 2.5m、3.5m四组工况，分别对应水位高差1.5m、2.5m、3.5m、4.5m的情况，并与无浸水工况（浸水高度-1m，水位高差0m）进行对比，以此模拟不同浸水高度的影响，分别绘制出不同浸水高度下路基中心线、路基顶面、地基表面的位移变化曲线。
9.根据权利要求1或2所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述不同浸水高度下风积沙路基稳定性分析过程为，先固定路基右侧地下水位高度为地下1m处，依次抬高左侧浸水高度，然后固定路基左侧地下水位高度为地下1m处，依次抬高右侧浸水高度，均以路基右侧滑移面稳定性为观测基准，得到不同浸水高度下风积沙路基安全系数。
...【技术特征摘要】
1.一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述步骤（1）中有限元几何模型的具体建立过程为：
3.根据权利要求2所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述步骤（1.2）中，选取的材料包括级配碎石、掺6%水泥改良风积沙、以及风积沙，选取材料的参数包括最优含水率，密度、弹性模量、内摩擦角、粘聚力、泊松比、饱和渗透系数。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述步骤（2）中浸水条件下风积沙路基渗流场分析包括降雨入渗条件下风积沙路基渗流场分析与单侧浸水条件下风积沙路基渗流场分析。
5.根据权利要求4所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述降雨入渗条件下风积沙路基渗流场分析采用非饱和渗流本构与连续降雨模式进行分析。
6.根据权利要求4所述的一种分析重荷条件下浸水风积沙路基边变形的方法，其特征在于，所述单侧浸水条件下风积沙路基渗流场分析过程中，其水流渗出段采用dof边界进行模拟，该边界条件仅在孔压大于0时，允许水...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐源泽，石洪超，朱桂伏，赵何明，袁勇，郭建强，白宁，
申请(专利权)人：中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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