碎石土高路堤的强夯处理与沉降特性研究

摘要

碎石填料的高路堤是山区高速公路建设较为普遍的一种路基，由于许多碎石填料质量较差，压实困难，因此如何提高碎石高路堤的压实质量，减少路基的工后沉降量就成为山区高速公路建设急需解决的重要问题。强夯法处理方法由于其特殊的优越性在高速公路的路基加固中得到应用，但强夯处理碎石路基的加固机理和设计、施工参数的还缺乏相应的标准和理论依据，因此通过强夯处理碎石土路基的现场试验和沉降观测，结合数值模拟合理论分析，研究确定强夯处理碎石路基的施工和设计参数，对工程具有重要的理论和实际意义。 在全面分析国内外强夯处理地基的理论分析和工程实践现状的基础上，通过常吉高速公路红砂岩和灰岩填石路基的强夯加固现场试验，以及强夯前后碎石土路基沉降特性的比较分析，对碎石土路基强夯加固机理、红砂岩和灰岩碎石路基强夯处理减小沉降的有效性与作用机理以及强夯加固路基的沉降预测方法等进行了深入的分析研究；其次，基于夯锤与土体的非完全弹性碰撞特点，结合动力基础半空间理论，建立了夯锤振动的动力平衡方程，得到了强夯冲击应力和土体变形的关系式，研究了强夯冲击应力和土体变形的相互关系和影响因素；同时通过强夯加固路基的现场试验，确定了碎石土路基的强夯设计参数，分析了强夯的加固效果和变形规律，并对比分析了红砂岩和石灰岩碎石土路基强夯加固的效果；最后，采用Ansys/Ls—dyna软件包建立强夯三维模型，对强夯的动力响应进行了数值模拟，研究了强夯作用下土体的应力应变规律，得到了强夯后土体的应力场和位移场，并对理论分析、现场试验和数值分析结果进行对比分析，验证了本论文理论分析的正确性、试验方法的合理性以及试验结果的可靠性、Ansys/Ls—dyna软件包对强夯数值模拟的准确性，最后，通过对强夯前后红砂岩碎石土雨水入渗的现场试验和理论分析，结合路基沉降特性的比较分析，探讨了强夯处理对减少红砂岩碎石路基雨水入渗和减小路基沉降的有效性与作用机理。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1强夯处理方法特点

1.2强夯法处理的国内外研究现状

1.3本文研究的目的意义与主要研究内容

第二章碎石土路基的强夯加固机理及沉降分析

2.1一般路基的强夯法加固机理

2.2夯击能的传递及碎石土路基的强夯加固机理

2.3强夯控制路基沉降量的机理

2.4强夯前后路基沉降特性的比较研究

2.5强夯路基的沉降预测方法

2.6小结

第三章强夯加固过程的动力分析

3.1夯锤的冲击及非完全弹性碰撞

3.2动力平衡方程式的建立与求解

3.3强夯作用下土体变形与冲击应力分析

3.4工程实例分析

3.5小结

第四章强夯加固碎石土路基的现场试验研究

4.1强夯设计

4.2红砂岩碎石土路基强夯试验研究

4.3石灰岩碎石土路基强夯试验研究

4.4红砂岩与石灰岩碎石土路基夯沉量对比分析

4.5小结

第五章强夯加固方法的数值模拟研究

5.1 ANSYS/LS-DYNA程序介绍

5.2强夯数值仿真模型的建立

5.3求解及结果分析

5.4小结

第六章 水对强夯前后红砂岩路基的影响试验研究

6.1水对红砂岩的作用机理

6.2雨水对红砂岩路基的影响特性

6.3小结

第七章 结论

7.1结论

7.2有待进一步探讨的问题

参考文献

附录A (攻读学位期间发表论文目录)

致 谢