高填方刚性涵洞EPS板减载模型试验研究

为确定EPS板减载效果与其材料的密度和厚度关系,在柔性填料减载特性的基础上,开展大型室内模型试验,主要研究了厚度为0、1cm、2cm、4cm和6cm,密度ρ为12kg/m3和25kg/m3的EPS板与涵顶、涵侧的土压力减载率的关系,同时对土体内部的土压力分布机理进行分析。试验结果表明,只考虑EPS板厚度对涵顶的减载具有局限性;在相同的EPS板厚时,采用密度为12kg/m3的EPS板减载效果更佳。在竖向荷载为2 MPa时,涵顶土压力的减载效率最高,EPS板的厚度在4cm左右较为适宜;同时表明EPS板的厚度和密度对涵顶土压力减载效果相互交叉影响,EPS板的厚度和密度的合理选择是试验结果的重要因素。

基于EPS板减载的不同矢跨比高填黄土明洞土压力及影响因素离散元分析

利用离散元计算软件PFC 2D模拟EPS板减载措施下不同矢跨比(0.4~0.9)拱形明洞的土压力变化状况,从微观角度对减载明洞上方垂直土压力、竖向位移、侧面水平土压力及颗粒间接触进行深入分析,明确内部土体的土压力变化规律。同时,对最佳矢跨比下的不同槽宽比和边坡坡角进行参数敏感性分析。结果表明:EPS减载下,明洞顶出现“土拱效应”,明洞顶垂直土压力沿水平方向呈“U”形变化,竖向位移呈“V”形减小,明洞侧面水平土压力沿竖向呈斜“S”形变化;在最佳矢跨比0.8下,颗粒间接触呈现接触力最小、配位数最小、孔隙率最大的良好状态。当槽宽比越大时,平均垂直土压力越大,竖向位移差和平均水平土压力越小,颗粒间接触状况越差;当边坡坡角越大时,平均垂直土压力越小,竖向位移差和平均水平土压力越大,颗粒间接触状况越好。研究成果可为沟谷地区高填减载明洞结构选型和施工提供参考。