超高路堤+拦渣坝整体沉降预测研究

摘要

路基沉降计算一直是困扰公路建设和维护的一个技术难题，其准确与否直接影响高速公路建设质量。路基沉降预测的准确性、科学性对于保证路基修筑期的稳定和工后沉降具有十分重要的意义。本文以重庆市交通委员会2007年科技项目“多重荷载作用下巴东组泥灰岩填料高填方路堤稳定性及支护结构研究”为依托，对奉节-云阳高速公路奉节东立交超高路堤+拦渣坝进行了整体沉降预测研究。主要完成了以下几个方面的研究工作： 1.将灰色理论运用到沉降预测中，并对当原始序列为非等时距和当模型的精度不够高时以及随着沉降预测的延续如何处理新信息等方面进行了研究； 2.选取有代表性意义的点进行曲线拟合沉降预测，就依托工程实际情况选用了指数曲线拟合预测，Asaoka法曲线拟合预测； 3.通过plaxis有限元分析软件对超高路堤+拦渣坝整体进行了数值模拟分析，把数值模拟计算出的结果与灰色理论、曲线拟合预测的沉降结果进行对比分析； 4.在室内进行了超高路堤+拦渣坝的土工离心模型试验，观测路堤模型的变形和沉降；同时，将室内土工离心模型试验与灰色理论预测、曲线拟合预测、数值模拟的结果进行对比，进一步对超高路堤+拦渣坝的沉降进行分析评价。 本文同时对路基沉降监测技术和监测方案进行了阐述和研究。 论文从理论分析、数值模拟和模型试验三个方面对超高路堤+拦渣坝的整体沉降进行了系统的研究，得出了一些普遍性的结论，为简便计算路基的沉降提供了方法上的参考，对于进一步优化设计、合理安排施工时间，保证工程质量和加快工程进度有着重要的意义。同时，研究成果可对相近土木工程的设计和施工也有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2经典沉降计算方法

1.3沉降预测研究现状

1.4研究目的和主要内容

第二章工程背景及填料物理力学特性研究

2.1工程背景

2.1.1工程概况

2.1.2沿线自然地理概况

2.2地质概述

2.3路基填料性质研究

2.3.1岩性变化概况

2.3.2岩溶、风化引起的岩石力学性质变化

2.4结论

第三章路基沉降监测技术及现场实地监测方案

3.1路基沉降监测技术

3.1.1沉降观测点的布置原则

3.1.2观测内容及结果要求

3.1.3监测元器件的选取及操作方法

3.1.4沉降的评估方法与措施

3.2超高路堤+拦渣坝现场监测方案

3.2.1监测目的

3.2.2监测内容、方法与手段

3.2.3监测点布置及仪器的埋设与安装

第四章灰色理论在沉降预测中的应用研究

4.1概述

4.2灰色系统理论应用的理论基础

4.2.1灰色模型

4.2.2沉降的灰色预估模型

4.2.3沉降的灰色预估模型与Asaoka法的关系

4.2.4灰色模型计算值与沉降理论计算值的关系

4.3 GM(1，1)模型在沉降预测中的应用

4.3.1模型的建立

4.3.2模型的精度检验

4.4不等时距的GM(1，1)模型

4.4.1非等时距时间序列的等时距变换

4.4.2模型的建立

4.5考虑荷载变化的路基沉降灰色GM(1，1)修正预测模型

4.5.1沉降过程的相似性

4.5.2 GM(1，1)修正预估模型的建立

4.6 GM(1,1)残差模型

4.7 GM(1，1)模型的应用

4.7.1奉云高速公路K084+010观测点

4.7.2奉云高速公路K083+920观测点

4.8本章小结

第五章曲线拟合法在沉降预测中的应用研究

5.1概述

5.2几种拟合曲线

5.2.1双曲线

5.2.2指数曲线

5.2.3Asaoca法

5.2.4其他曲线

5.3曲线拟合实现

5.3.1指数曲线拟合K084+010观测点观测数据

5.3.2指数曲线拟合K083+920观测点观测数据

5.3.3Asaoca法拟合K084+010观测点观测数据

5.3.4.Asaoca法拟合K083+920观测点观测数据

5.4本章小结

第六章数值模拟计算分析

6.1概述

6.2有限元计算原理

6.2.1有限元计算的理论基础

6.2.2本构模型

6.2.3 Biot固结理论

6.3有限元模型

6.4有限元计算

6.4.1 Ⅰ—Ⅰ 新面

6.4.2 Ⅱ-Ⅱ断面

6.5数值模拟计算分析与灰色理论预测、曲线拟合预测结果对比

6.6本章小结

第七章土工离心模型试验沉降稳定分析

7.1土工离心模型试验技术的发展

7.2土工离心模型试验的原理

7.2.1离心试验模拟地基变形的基本原理

7.2.2离心模型试验中的相似理论

7.2.3离心模型试验的特点

7.3离心模型试验的误差分析

7.3.1模型的应力误差

7.3.2科氏加速度引起的误差

7.3.3离心机起动与制动误差

7.3.4边界效应问题

7.3.5粒径效应

7.4土工离心模型试验设计

7.4.1试验设备

7.4.2模型比尺的选择

7.4.3材料的选取

7.4.4离心机的加载

7.4.5模型的变形测试

7.5离心模型试验成果与分析

7.5.1第一组试验

7.5.2第二组试验

7.6本章小结

第八章结论与建议

8.1结论

8.2建议

致 谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果