高填方路基沉降预测与控制沉降施工技术的研究

摘要

随着国家经济建设重点向广大西部地区倾斜政策的实施以来，西部山区高速公路建设获得大力发展。公路是一个带状的线性结构物，加之山区地形、地质、地貌条件复杂，路基两侧的山体挖方和隧道弃方较多，为了节约土地、生态环境友好等特点，高填方路堤在山区高速公路建设中已不可避免。因此，高填方路堤沉降稳定性及控制技术成为特殊路基工程急需解决问题。本文依据重庆涪丰石高速公路石院子48m高填方路基结构为原型，围绕不同土质、不同填筑高度、不同压实工艺条件下，对高填方路基沉降变形规律和影响因素进行离心模型实验及分析、数值模拟计算分析以及依托工程试验与观测，同时进行高填方路堤沉降预测模型以及施工工艺研究。本文主要研究成果如下:
　　①通过室内离心模型试验和数值模拟，得到不同土质、不同填筑高度、不同压实工艺条件下高填方路堤堤身的沉降变形规律一致，即是随着路基填筑层的增加，路基填筑层下面土层沉降继续增大，但沉降的增量减小。
　　②通过对离心模型试验和数值模拟计算结果进行回归分析，得到不土质、不同压实工艺条件下高填方路堤工期沉降计算公式。依据工期沉降实测值推测路基沉降变形参数，并用这些参数推测与预估路基沉降量得到计算公式:S=0.0104H1.2095e0.7126(1)/t;依据工后沉降观测值进行回归分析，得到了高填方路堤工后沉降计算公式:S=0.0024t0.643。
　　③通过现场沉降观测，认为分层压实累计达6～8m后，进行分层强夯压实的组合施工法修筑的高填方路堤沉降稳定性满足要求，进过335d工后沉降，月沉降量小于5mm。且压实费用介于分层强夯工艺与分层碾压工艺的费用之间，同时也结合两种施工方法的优点。

目录

声明

摘要

第一章 总论

1．1 立题的意义

1．2 国内外研究概况

1．3 本课题研究方法与技术路线

第二章 高填方路堤沉降变形规律的离心模型试验研究

2．1 概述

2．2 击实试验

2．2．1 试验材料类型选择

2．2．2 击实试验结果及分析

2．3 土工离心模型试验原理

2．3．1 试验原理

2．3．2 离心模型的相似性

2．3．3 离心机的主要技术指标及构造

2．4 离心模型的制作及测试

2．4．1 实验目的

2．4．2 模型设计

2．4．3 离心模型试验方案

2．4．4 模型的制作及加载

2．4．5 模型沉降变形的测试

2．5 不同土质路堤沉降的离心模型试验成果及分析

2．6 不同压实工艺下路堤沉降的离心模型试验成果及分析

2．7 本章结论

第三章 高填方路堤沉降变形规律的数值模拟分析

3．1 概述

3．2 有限元法

3．2．1 有限元的基本原理

3．2．2 D-P准则

3．2．3 ANSYS有限元概述

3．3 高填方路堤沉降分析的有限元模型

3．3．1 基本假定

3．3．2 计算模型

3．3．3 计算参数确定

3．3．4 网格划分

3．3．5 边界条件

3．3．6 模型计算过程

3．4 不同土质、高度的路堤沉降有限元计算成果及分析

3．5 不同压实工艺下路堤沉降的有限元计算成果及分析

3．6 分层碾压与强夯组合下路堤沉降的有限元计算成果及分析

3．7 本章结论

第四章 高填方路堤沉降现场观测

4．1 概述

4．2 高填方沉降观测段概况

4．3 沉降观测装置

4．4 沉降观测点的布置

4．5 高填方路堤工期沉降观测结果及分析

4．6 高填方路堤工后沉降观测结果及分析

4．7 本章结论

第五章 高填方填路堤沉降预测模型

5．1 概述

5．2 灰色系统方法介绍

5．2．1 GM(1．1)模型

5．2．2 不等时段GM(1．1)模型

5．2．3 不等时段GM(1．1)模型精度检验

5．2．4 基于不等时段GM(1．1)模型的高填路堤沉降预测模型

5．3 离心模型试验和数值模拟的高填方路堤沉降预测模型

5．4 基于现场沉降观测值的高填方路堤工期沉降预测模型

5．5 高填方路堤工期沉降计算值与现场沉降观测值比对

5．6 基于现场沉降观测值的高填方路堤工后沉降预测模型

5．7 本章结论

第六章 高填方路堤施工工艺研究

6．1 概述

6．2 高填方路堤分层压实施工工艺与质量控制研究

6．2．1 概述

6．2．2 分层压实原理

6．2．3 分层压实施工关键技术

6．2．4 分层压实质量控制技术

6．3 高填方路堤分层强夯施工工艺与质量控制方法研究

6．3．1 概述

6．3．2 强夯加固原理

6．3．3 强夯施工关键技术

6．3．4 强夯质量控制技术

6．4 高填方路堤分层压实与分层强夯组合施工工艺与质量控制方法研究

6．4．1 离心模型试验研究

6．4．2 数值模拟计算及分析

6．4．3 分层压实和分层强夯组合下高填方路堤沉降现场观测

6．4．4 分层压实和分层强夯组合施工工艺参数及质量控制技术

6．5 不同施工方法的经济效益分析

6．6 本章结论

第七章 结论与建议

7．1 结论

7．2 建议

致谢

参考文献

在校期间发表的论文