劉飛禹,余 煒,楊鳳云,張孟喜

(上海大學(xué)土木工程系,上海 200072)

樁承式加筋路堤三維動(dòng)力流固耦合分析

劉飛禹,余 煒,楊鳳云,張孟喜

(上海大學(xué)土木工程系,上海 200072)

為了研究交通荷載作用下樁承式加筋路堤的動(dòng)力特性,采用FLAC 3D軟件建立了路堤的三維動(dòng)力流固耦合分析模型,對(duì)無(wú)筋無(wú)樁、有筋無(wú)樁、無(wú)筋有樁、有筋有樁4種情況的路堤在動(dòng)荷載作用下的豎向位移、水平位移、樁土應(yīng)力比、超孔隙水壓力、加速度等進(jìn)行了計(jì)算分析,對(duì)比研究了4種情況下各自的特點(diǎn),揭示了樁承式加筋路堤的作用機(jī)制。數(shù)值分析結(jié)果表明：交通荷載作用下,樁承式加筋路堤通過(guò)樁體土拱效應(yīng)和格柵加筋效應(yīng)的聯(lián)合作用,其路面豎向位移、差異沉降及路堤堤址的水平位移都比其它幾種情況明顯減小;樁土應(yīng)力比在剛開始加載時(shí)最大,隨后逐漸減小并趨于穩(wěn)定;軟土地基中的加速度幅值及加速度趨于穩(wěn)定的時(shí)間都明顯減小;軟土地基中的超孔隙水壓力值也遠(yuǎn)小于無(wú)筋無(wú)樁時(shí)的值。

交通荷載;樁承式加筋路堤;三維流固耦合;土拱效應(yīng)

樁承式加筋路堤具有施工方便、工期短、總沉降和不均勻沉降相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn),特別適用于需要快速施工或?qū)Τ两狄蟊容^嚴(yán)格的工程[1-2]。然而,樁承式加筋路堤的理論研究還遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐。

Low等[3]通過(guò)模型試驗(yàn)與理論分析比較了加筋和不加筋2種情況下,樁承式路堤中土工織物的傳力機(jī)制與影響因素。Hew lett等[4]通過(guò)模型試驗(yàn),分析了在正方形布樁的情況下,砂填料路堤中的空間土拱效應(yīng)。曹衛(wèi)平等[5]通過(guò)模型試驗(yàn),研究了樁土相對(duì)位移、路堤高度、樁梁寬度及水平加筋體強(qiáng)度等因素對(duì)樁土應(yīng)力比及沉降的影響。費(fèi)康等[6]對(duì)靜力條件下的樁承式加筋路堤進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值分析的對(duì)比。Sa等[7]應(yīng)用FLAC分析軟件,對(duì)平面應(yīng)變條件下的樁承式加筋路堤進(jìn)行了分析,認(rèn)為筋材的層數(shù)比其拉伸剛度對(duì)豎向位移的影響更大。Han等[8]采用FLAC2D軟件,分析了平面應(yīng)變條件下路堤高度和樁網(wǎng)模量對(duì)樁土應(yīng)力比和格柵拉力的影響。Huang等[9]通過(guò)對(duì)樁承式加筋路堤的三維靜力計(jì)算分析,認(rèn)為由于樁網(wǎng)的共同作用,使得地基中的超孔隙水壓力能更快的消散,加速了靜力固結(jié)過(guò)程。芮瑞等[10]通過(guò)對(duì)剛性樁加固軟土地基的對(duì)比研究,揭示了不同處理方式樁頂平面沉降變形的特性,同時(shí)對(duì)樁體的應(yīng)力進(jìn)行了對(duì)比研究。

然而,以上研究都沒(méi)有考慮交通荷載作用下樁承式加筋路堤的動(dòng)力特性,而大量的工程實(shí)踐表明,交通荷載的作用對(duì)軟土地區(qū)道路的變形特性往往有較大的影響[11]。同時(shí),目前的研究多采用二維計(jì)算模型,采用三維計(jì)算模型研究的還很少[12]?；诖?本文采用FlAC3D軟件,首次建立了路堤的三維動(dòng)力流固耦合分析模型,通過(guò)對(duì)無(wú)筋無(wú)樁(未經(jīng)處理的軟土地基上的路堤)、有筋無(wú)樁(只采用土工格柵加筋的路堤)、無(wú)筋有樁(只采用剛性樁體加固的路堤)、有筋有樁(樁承式加筋路堤)4種情況的路堤在動(dòng)荷載作用下的特性的對(duì)比分析,揭示了樁承式加筋路堤的作用機(jī)制。

1 數(shù)值建模

1.1 幾何模型及荷載條件

假設(shè)有一列汽車沿路面中軸線行駛,汽車的中軸線與路面的中軸線重合,兩輪間距2 m,車輪與地面的接觸面為直徑0.3 m的圓面,輪胎壓力為0.7 MPa。利用對(duì)稱性,路堤在橫向取一半進(jìn)行計(jì)算,土工格柵則被鋪設(shè)在軟土層頂面與路堤交界的位置。綜合考慮樁間距、車軸間距以及計(jì)算量等因素,路堤縱向長(zhǎng)度取2m。通過(guò)對(duì)模型尺寸和不同網(wǎng)格劃分情況的試算,在試算結(jié)果精度相差在2%以內(nèi)的情況下,確定了如圖1所示的計(jì)算模型。交通荷載的作用采用半波正弦荷載來(lái)模擬,荷載頻率2 H z。由于三維動(dòng)力流固耦合計(jì)算量很大,限于計(jì)算機(jī)硬件條件,只計(jì)算了80個(gè)循環(huán)的荷載作用,即荷載作用時(shí)間為40 s(一次計(jì)算過(guò)程平均約花5 d時(shí)間)。

圖1 三維計(jì)算模型示意圖

圖2 Y=1 m剖面上各點(diǎn)示意圖

在靜力計(jì)算時(shí),將模型底部3個(gè)方向的變形完全約束住,而模型四周則僅約束相應(yīng)的水平變形,在動(dòng)力計(jì)算時(shí)則通過(guò)分別在模型底部設(shè)置靜態(tài)邊界和模型四周設(shè)置自由場(chǎng)邊界來(lái)減少模型邊界上波的反射。另外,在進(jìn)行流固耦合計(jì)算時(shí),假設(shè)地下水位線位于軟土地基表面?？紤]到路堤的對(duì)稱性,將模型左側(cè)邊界及縱向前后兩邊界設(shè)置為不透水邊界;由于右側(cè)邊界距離路基足夠遠(yuǎn),對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大,因此右側(cè)邊界也設(shè)為不透水邊界;而對(duì)于模型底面,由于持力層的透水性一般較弱,因而也設(shè)定為不透水邊界。所以,整個(gè)模型只將軟土層頂面設(shè)置為透水邊界。

1.2 模型參數(shù)選取

采用geogrid和pile結(jié)構(gòu)單元來(lái)分別模擬土工格柵和樁體的特性,模型中樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距分別為15m、1m、2 m,其中第1根樁從距離縱向?qū)ΨQ面1 m的地方開始布置。面層采用線彈性模型來(lái)模擬,路堤和軟土地基則采用莫爾-庫(kù)倫模型來(lái)模擬土體的彈塑性性質(zhì)。計(jì)算參數(shù)主要引自文獻(xiàn)[13-15],路堤層的粘聚力為10 kPa,內(nèi)摩擦角為40°;軟土地基層的粘聚力為8 kPa,內(nèi)摩擦角為15°,滲透系數(shù)為1.0×10-7m/s,其它參數(shù)如表1所示。

表1 模型計(jì)算參數(shù)

1.3 計(jì)算模型驗(yàn)證

樁承式加筋路堤的數(shù)值模擬過(guò)程主要分為3個(gè)步驟：首先是對(duì)天然軟土地基進(jìn)行初始應(yīng)力平衡計(jì)算;其次,在建立樁和格柵結(jié)構(gòu)單元后進(jìn)行路基及面層的自重平衡計(jì)算,這兩個(gè)步驟都是靜力條件下的計(jì)算;最后在路基頂面施加相應(yīng)的循環(huán)荷載,進(jìn)行動(dòng)力作用下的流固耦合計(jì)算。

由于目前尚缺少動(dòng)力計(jì)算對(duì)比實(shí)例,因此只能退化到靜力狀態(tài)與現(xiàn)有資料進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,以確保靜力計(jì)算結(jié)果的正確性。為此,首先采用本文的建模方法對(duì)文獻(xiàn)[9]中的實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算。與文獻(xiàn)[9]不同的是,本文中的樁體采用pile結(jié)構(gòu)單元來(lái)模擬。模型中的計(jì)算參數(shù)都選用文獻(xiàn)[9]的相關(guān)參數(shù)。通過(guò)計(jì)算得到了靜力情況下樁頂豎向位移和軟土地基底部超孔隙水壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線,并與文獻(xiàn)[9]中給出的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,如圖3、圖4所示。

圖3 樁頂豎向位移與時(shí)間關(guān)系曲線

圖4 超孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系曲線

從圖3中可以看到,本文所得到的樁頂豎向位移變化趨勢(shì)與文獻(xiàn)[9]的計(jì)算結(jié)果及其所給出的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合;從圖4中可以看出,軟土地基底部的超孔隙水壓力變化趨勢(shì)與文獻(xiàn)[9]的計(jì)算結(jié)果也基本一致。經(jīng)過(guò)以上計(jì)算,驗(yàn)證了本文靜力計(jì)算模型的正確性,也為后續(xù)的動(dòng)力計(jì)算提供了可靠的基礎(chǔ)。

2 計(jì)算結(jié)果分析

采用第1節(jié)所述的計(jì)算模型,對(duì)動(dòng)荷載作用下流固耦合的樁承式加筋路堤進(jìn)行了計(jì)算分析,部分研究結(jié)果如下。

2.1 豎向位移

圖5 F點(diǎn)的豎向位移時(shí)程曲線

圖5給出了4種不同情況下,路面上循環(huán)荷載作用中心點(diǎn)F(見(jiàn)圖2)的豎向位移時(shí)程曲線,t表示荷載作用時(shí)間。由圖可見(jiàn),40 s末無(wú)筋無(wú)樁路堤F點(diǎn)的沉降值為5.4 cm。有筋無(wú)樁路堤,由于格柵與土體之間的相互作用,增強(qiáng)了路堤的整體強(qiáng)度,提高了路堤層擴(kuò)散荷載的能力,使得40 s末有筋無(wú)樁路堤F點(diǎn)的沉降值為1.8 cm,比無(wú)筋無(wú)樁路堤減小了約66.7%。無(wú)筋有樁路堤,由于土拱效應(yīng)的作用,能將部分路堤的自重和動(dòng)荷載作用通過(guò)樁體傳到持力層,40 s末無(wú)筋有樁路堤F點(diǎn)的沉降值為 1.3 cm,比無(wú)筋無(wú)樁路堤減小了約75.9%。樁承式加筋路堤(有筋有樁),結(jié)合了前面2種地基處理方式的優(yōu)點(diǎn),在土拱效應(yīng)和格柵加筋效應(yīng)的共同作用下, 40 s末F點(diǎn)的沉降值僅為0.5 cm,比無(wú)筋無(wú)樁路堤減小了約90.7%。

此外,從圖中還可看出,樁承式加筋路堤在5 s左右的時(shí)間里動(dòng)力沉降基本趨于穩(wěn)定,而無(wú)筋無(wú)樁的路堤在40 s后,其豎向位移仍有增加的趨勢(shì)。這表明樁承式加筋路堤對(duì)控制工后沉降具有非常顯著的效果。

2.2 差異沉降

圖6給出了Y=1剖面上路面AB線(見(jiàn)圖2)上各點(diǎn)在荷載作用40 s后的沉降曲線。無(wú)筋無(wú)樁時(shí),路面的差異沉降為3.5 cm;有筋無(wú)樁時(shí),差異沉降僅為0.5 cm,比無(wú)筋無(wú)樁減小了85.7%;無(wú)筋有樁時(shí),差異沉降為1.0 cm,比無(wú)筋無(wú)樁減少了71.4%;有筋有樁時(shí),路面的差異沉降為0.5 cm,比無(wú)筋無(wú)樁減少了約85.7%。比較有筋無(wú)樁和無(wú)筋有樁的結(jié)果還可以發(fā)現(xiàn),在控制差異沉降方面,前者優(yōu)于后者;在控制整體沉降方面,后者優(yōu)于前者。

圖6 Y=1剖面路面沉降示意圖

圖7給出了Y=1剖面上軟土層頂面CD線(見(jiàn)圖2)上各點(diǎn)在荷載作用40 s后的沉降曲線。無(wú)筋無(wú)樁時(shí)荷載作用區(qū)下方軟土的沉降最大,為4.1 cm,路堤堤址附近軟土的隆起量也是最大的,達(dá)到了2.4 cm,差異沉降為6.5 cm;有筋無(wú)樁時(shí),由于格柵張拉膜效應(yīng)的約束作用,荷載作用區(qū)下方軟土的沉降減少到了1.7 cm,堤址附近的隆起量為1.0 cm,比無(wú)筋無(wú)樁時(shí)分別減少了約58.5%和58.3%,差異沉降減少了約58.4%;無(wú)筋有樁和有筋有樁時(shí),由于樁體對(duì)地基的加固作用,使得路堤堤址附近幾乎沒(méi)有發(fā)生軟土的隆起現(xiàn)象。無(wú)筋有樁和有筋有樁時(shí),軟土層的最大沉降分別為1.0 cm和0.4 cm,比無(wú)筋無(wú)樁分別減少了約75.6%和90.2%,差異沉降比無(wú)筋無(wú)樁分別減少了約84.6%和93.8%。可見(jiàn),樁承式加筋路堤在減小沉降和差異沉降方面具有非常明顯的效果。

圖7 軟土地基頂面沉降示意圖

2.3 水平位移

圖8為路堤堤址D點(diǎn)(見(jiàn)圖2)在動(dòng)荷載作用過(guò)程中的水平位移時(shí)程曲線。無(wú)筋無(wú)樁時(shí),D點(diǎn)水平位移隨荷載作用次數(shù)增大而增大,在荷載作用40 s后達(dá)到28.2mm,且仍有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì);無(wú)筋有樁情況下,由于樁體加固了軟土地基,減小了土體沿水平方向的位移,因此在40 s末D點(diǎn)的水平位移比無(wú)筋無(wú)樁時(shí)減少了約80%;有筋無(wú)樁情況下,由于格柵和土體之間的摩擦作用約束了土體水平位移的發(fā)展,因此40 s末其水平位移只有1.3mm,比無(wú)筋無(wú)樁減少了約93%;有筋有樁情況下,在土工格柵和樁體的共同影響下,D點(diǎn)的水平位移僅為無(wú)筋無(wú)樁條件下的5%,表明樁承式加筋技術(shù)對(duì)減小路堤的水平位移也有明顯的效果。

圖8 坡腳D點(diǎn)水平位移時(shí)程曲線

2.4 樁土應(yīng)力

圖9給出了無(wú)筋有樁和有筋有樁情況下樁土應(yīng)力比的時(shí)程曲線,其中樁頂應(yīng)力和土體應(yīng)力分別取y=1剖面上距道路中心線1 m處的樁頂單元應(yīng)力和距中心線2m處的樁間土體單元應(yīng)力。2種情況下樁土應(yīng)力比都是剛開始加載時(shí)最大,隨后逐漸減小并趨于穩(wěn)定。無(wú)筋有樁時(shí),樁土應(yīng)力的初值為8.9,趨于穩(wěn)定狀態(tài)后樁土應(yīng)力比的上限值為8.4,下限值為7.9;有筋有樁情況下,樁土應(yīng)力的初值為11.4,比無(wú)筋有樁時(shí)的值大28.1%,趨于穩(wěn)定狀態(tài)后樁土應(yīng)力比的上限值為10.6,比無(wú)筋有樁時(shí)的值大35.7%,下限值為10.1,比無(wú)筋有樁時(shí)的值大27.8%。樁承式加筋路堤中樁土應(yīng)力比較無(wú)筋有樁時(shí)大,意味著樁承式加筋路堤通過(guò)樁體和格柵的相互作用,剛性樁體分擔(dān)了更多的原本應(yīng)由樁間土體承受的荷載,這有利于減小路堤的沉降和不均勻沉降。

圖10給出了樁承式加筋路堤在動(dòng)力荷載作用40 s后,Y=1剖面上路堤的豎向應(yīng)力等值線圖。從圖中可以看出,兩樁之間的路堤土豎向應(yīng)力等值線呈現(xiàn)出連續(xù)的拱形,而在各樁樁頂則出現(xiàn)了不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象。表明在動(dòng)荷載作用下,樁承式加筋路堤中的土拱效應(yīng)依然存在,并將原本由樁間土體承受的部分荷載轉(zhuǎn)移至各樁樁頂,從而減小了路堤的整體沉降。土拱效應(yīng)越明顯,樁體分擔(dān)的荷載越大,樁土應(yīng)力比也越大。由于交通荷載只在局部區(qū)域發(fā)生作用,導(dǎo)致路堤出現(xiàn)不均勻沉降,因此在研究靜力情況下的土拱效應(yīng)時(shí)具有重要意義的“等沉面”在動(dòng)荷載作用下沒(méi)有出現(xiàn)。

圖9 樁土應(yīng)力比時(shí)程曲線

圖10 樁承式加筋路堤的豎向應(yīng)力等值線圖

2.5 軟土地基中的超孔隙水壓力

圖11給出了E點(diǎn)(見(jiàn)圖2)的超孔隙水壓力隨循環(huán)荷載作用次數(shù)變化的曲線圖。隨著循環(huán)荷載作用次數(shù)的增加,4種情況下的超孔隙水壓力值不斷增長(zhǎng)并逐漸趨于穩(wěn)定,40 s后其值分別達(dá)到了6.2 kPa、4.1 kPa、3.2 kPa、2.9 kPa。對(duì)于有筋無(wú)樁的情況,由于土工格柵的加筋作用,減小了傳遞到軟土層的應(yīng)力,因此E點(diǎn)的超孔隙水壓力比無(wú)筋無(wú)樁情況下減小了約33.9%。對(duì)于無(wú)筋有樁的情況,由于土拱效應(yīng)的作用,使得樁間土承受的動(dòng)應(yīng)力大幅減小,E點(diǎn)的超孔隙水壓力比無(wú)筋無(wú)樁情況下減小了約48.4%。而對(duì)于有筋有樁情況,由于土工格柵的張拉膜效應(yīng)和樁體土拱效應(yīng)的聯(lián)合作用,使得E點(diǎn)的超孔隙水壓力比無(wú)筋無(wú)樁情況下減小了約53.2%,可見(jiàn),在循環(huán)荷載作用下,樁承式加筋路堤可以減小軟土地基中超孔隙水壓力的積聚。

圖11 超孔隙水壓力的時(shí)程曲線

2.6 地基中的加速度

圖12-15給出了地基中E點(diǎn)(圖2)的加速度時(shí)程曲線。從圖中可以看出,4種情況的加速度幅值都有一個(gè)先增大后減小的過(guò)程。這是因?yàn)樵诤奢d作用初期,傳遞到E點(diǎn)的荷載有個(gè)增大的過(guò)程,因此初期加速度幅值逐漸增大;在動(dòng)荷載作用一段時(shí)間后,路堤土體被壓密,強(qiáng)度逐漸增大,能將路面荷載擴(kuò)散傳遞到更大的范圍,從而減小了傳遞到E點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力,其加速度也隨之減小。

圖12 無(wú)筋無(wú)樁時(shí)E點(diǎn)加速度時(shí)程曲線

圖13 有筋無(wú)樁時(shí)E點(diǎn)加速度時(shí)程曲線

圖14 無(wú)筋有樁時(shí)E點(diǎn)加速度時(shí)程曲線

圖15 有筋有樁時(shí)E點(diǎn)加速度時(shí)程曲線

比較圖12-15還可以看出,無(wú)筋無(wú)樁時(shí),加速度的最大值為0.21 m?s-2,在35 s左右達(dá)到穩(wěn)定;有筋無(wú)樁時(shí),由于土工格柵與土體的相互作用,限制了加速度沿接觸面向軟土地基內(nèi)傳遞,其加速度的最大值為0.14 m?s-2,比無(wú)筋無(wú)樁時(shí)減小了約33.3%,并在28 s左右趨于穩(wěn)定。對(duì)于無(wú)筋有樁的情況,由于樁對(duì)土體的增強(qiáng)效應(yīng)和土拱效應(yīng)的共同作用,加速度的最大值為0.13 m?s-2,比無(wú)筋無(wú)樁時(shí)減小了38.1%,在18 s左右趨于穩(wěn)定。而對(duì)于樁承式加筋路堤,在格柵和樁體的共同作用下,加速度的最大值僅為0.09 m?s-2,比無(wú)筋無(wú)樁時(shí)減小了57.1%,在8 s左右已趨于穩(wěn)定,是4種情況中最快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的。

3 動(dòng)力計(jì)算與靜力計(jì)算的對(duì)比

圖16給出了分別采用三維動(dòng)力流固耦合方法與靜力法計(jì)算時(shí),樁承式加筋路堤路面上荷載作用中心點(diǎn)F(見(jiàn)圖2)的豎向位移時(shí)程曲線,其中輪胎壓力分別取0.2 MPa、0.7 MPa、1.2 MPa。靜力法采用的荷載作用面積與動(dòng)力法相同,荷載的大小采用動(dòng)荷載的幅值,計(jì)算中只進(jìn)行力學(xué)計(jì)算,不進(jìn)行流固耦合計(jì)算。從圖中可以看到,當(dāng)輪胎壓力較小時(shí),如為0.2 MPa和0.7 MPa時(shí),三維動(dòng)力流固耦合計(jì)算得到的豎向位移值(40 s末)小于采用靜力法得到的結(jié)果;而當(dāng)輪胎壓力較大時(shí),如為1.2 MPa時(shí),三維動(dòng)力流固耦合計(jì)算得到的豎向位移值(40 s末)要大于采用靜力法得到的結(jié)果。表明當(dāng)路面動(dòng)力荷載較小時(shí),采用靜力方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算是安全的;但如果路面荷載較大,如出現(xiàn)超載時(shí),靜力的計(jì)算結(jié)果小于動(dòng)力的計(jì)算結(jié)果,此時(shí)宜采用動(dòng)力分析的方法來(lái)評(píng)估超載對(duì)路面變形的影響。

圖16 三維動(dòng)力流固耦合與靜力法對(duì)比結(jié)果

4 結(jié) 語(yǔ)

1)樁承式加筋路堤通過(guò)土拱效應(yīng)和加筋效應(yīng)的共同作用,明顯減小了路面沉降、差異沉降以及路堤的水平位移。

2)循環(huán)荷載作用下,樁承式加筋路堤中的土拱效應(yīng)依然存在;樁土應(yīng)力比在剛開始加載時(shí)最大,隨后逐漸減小并趨于穩(wěn)定。

3)樁承式加筋路堤可以顯著減小軟土地基中超孔隙水壓力的積聚。

4)樁承式加筋路堤在格柵和樁體的共同作用下,減小了軟土地基中的加速度幅值,同時(shí)加速度趨于穩(wěn)定所需時(shí)間也大大減少。

5)當(dāng)路面荷載較小時(shí),采用靜力的方法計(jì)算交通荷載作用下的路面變形是安全的;但是當(dāng)荷載較大時(shí),靜力的計(jì)算結(jié)果偏小,宜采用動(dòng)力的方法進(jìn)行分析。

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(編輯 王秀玲)

3D Dynamic Coupled Mechanical and Hydraulic Analysis of Geogrid-rein forced Pile-supported Embankments

LIUFei-yu,YUWei,YANGFeng-yun,ZHANGMeng-xi
(Departmentof Civil Engineering,Shanghai University,Shanghai 200072,P.R.China)

In order to investigate the dynam ic behaviors of geogrid-rein forced pile-supported em bankments under traffic loading,three-dimensional coupled mechanical and hydraulic numerical simulations are conducted using FLAC 3D.Four cases are studied including unrein forced and no-pile em bankments, reinforced embankments, pile-supported embankments, and geogrid-reinforced pile-supported em bankm ents.The behaviors of vertical displacem ent,horizontal disp lacement,pile-soil stress ratio, excess pore water pressure and acceleration under four cases are analyzed.It is found that the vertical disp lacement,nonuniform settlement and horizontal disp lacement of geogrid-reinforced pile-supported em bankm ents are smaller than those of other cases due to soil arching effect and reinforcement effect.Pilesoil stress ratio decreasesw ith the increase of loading number.The crest value of acceleration and the tim e for acceleration to be steady are also smaller than those of other cases.The dissipation velocity of excess po re is quicker than that of unrein forced em bankments.

traffic loading;geogrid-reinforced pile-supported embankments;three-dimensional coupled mechanical and hyd raulicmodeling;soil arching effect

TU43

A

1674-4764(2011)03-0045-07

2010-09-15

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50808119);國(guó)家863計(jì)劃資助項(xiàng)目(2009AA032303-2)

劉飛禹(1976-),男,博士,副教授,主要從事加筋土的動(dòng)力響應(yīng)研究,(E-mail)flyingrainliu@gmail.com。