季冻区旧路改扩建工程过湿土路基变形特性研究

摘要

由于季冻区环境因素的影响，路基不可避免地产生工后沉降变形，在过湿土路基上进行道路加宽改造的工程中，这种不均匀变形问题变得更为突出。为了掌握过湿土路基在各个时间段内的变形特点和规律，研究了冻融循环对过湿土抗剪切抗压缩等特性的影响，选择哈黑一级公路改扩建工程中过湿土路基进行了变形监测分析，根据室内试验和室外监测数据，建立等比有限元模型对试验段的过湿土路基变形进行了数值模拟及预测。
　　研究结果表明:过湿土的含水率越大，抗剪强度越小，相应的内摩擦角和黏聚力也越小，土体更易发生横向变形。含水率越大土体的压缩性越高，随着荷载的增加，含水率对压缩性的影响越来越小。初始孔隙比与压缩系数之间存在线性关系，过湿土土体越密实，越难被压缩，施工中对其采用重型压实标准较难完成。土样经冻融循环后土体结构发生改变，产生的竖向多角形裂纹使剪切面上形成格栅结构，增大了土体的内摩擦角，使土体横向变形滑动面下移。随着冻融循环次数的增加，过湿土的压缩系数和竖向渗透系数都有所增大，在冻融循环4次后不再增加，这表明土体在经过多次冻融循环后竖向变形更容易趋向稳定。从现场监测数据中发现，路基各深度处温度随时间变化的曲线大致呈正弦函数形状;坡脚处的侧向变形在冻土融化时增长较快，最大值出现在冻深线附近。过湿土断面路肩处实测沉降量大于中央分隔带处的沉降量，且受地下水位的影响较大。由于改扩建工程单侧加宽原因，中央分隔带一侧深处土层已经过长时间的固结变形达到稳定，故分层沉降量主要集中在新铺路基底层，此新旧路基分层沉降不同步的现象容易造成道路横向的不均匀沉降。经换砂处理的过湿土断面改善了过湿土路基的温湿平衡，降低了路基整体的含水率，断面沉降偏小，水平位移位置更集中稳定性更高。通过软件模拟发现，中央分隔带到路肩之间存在不均匀沉降，越靠近路肩处沉降量越大。经换砂处理的过湿土路基沉降量更小，换砂法对控制路基沉降和横断面上的不均匀沉降都有一定效果。

目录

摘要

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 季冻区路基变形研究现状

1．2．2 过湿土研究现状

1．3 研究的目的及意义

1．4 主要研究内容

1．5 技术路线

2 季冻区过湿土性质试验分析

2．1 过湿土的基本性质

2．2 过湿土的抗剪强度

2．2．1 过湿土的抗剪强度试验

2．2．2 冻融循环对抗剪强度的影响

2．3．1 过湿土的固结试验

2．3．2 冻融循环对压缩性的影响

2．4．1 过湿土的渗透试验

2．4．2 冻融循环对渗透性的影响

2．5 本章小结

3 过湿土路基变形监测与分析

3．1 工程概况及自然条件

3．2 观测方案

3．2．1 观测点的选定

3．2．2 设备埋设前的准备工作

3．2．3 埋设方法

3．2．4 观测方法

3．3 沉降观测数据分析

3．3．1 过湿土断面沉降

3．3．2 换砂处理的过湿土断面沉降

3．4．1 过湿土断面侧向位移

3．4．2 换砂处理的过湿土断面侧向位移

3．5．1 过湿土断面温度

3．5．2 换砂处理的过湿土断面温度

3．6 本章小结

4 季冻区过湿土路基变形数值模拟分析

4．1 概述

4．2 土体的本构模型

4．3 模型边界条件

4．4 模型参数

4．5 模型建立

4．5．1 过湿土路基模型

4．5．2 换砂处理的过湿土路基模型

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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