不同水环境下土石混填路基力学特性研究

摘要

山体开挖而形成的土石混填体作为一种特殊的建筑材料在路基填筑中有着非常广泛的应用，特别是高填路基。与传统的填筑路基相比，土石混填路基不仅在高度上存在较大的差别，更重要的是土石混填体作为一种填料其工程力学特性比较复杂。进行工程建设时，客观要求采取有别于传统路基的实施可能、技术可行、经济合理的工程对策。
　　首先，对不同水环境下的土石混填体进行大型三轴试验。试验结果表明:最佳含水量状态下土石混填体的应力应变曲线具有明显的非线性，未出现峰值;水对土石混填体的力学性质有着重要影响，含水量的增加使得土石混填体的强度下降明显。
　　其次，基于相似比理论，在特制的地槽内按照相同的标准制作了2组土石混填路基模型，分别在正常条件和洒水浸泡环境下对2组路基模型进行分级加载，直至发生破坏。试验结果表明:正常条件下土石混填路基模型可表现出较好的结构性，在达到极限荷载之前其p-s曲线近似呈线性发展，破坏具有突发性，且破坏面并非传统的圆弧滑动面;而水的存在对其沉降变形、承载力大小和破坏模式均有着非常显著的影响;同时，由于土石混填路基模型的坡面处于临空状态，当荷载比较大时加载板两侧会出现比较明显的应力扩散和影响深度不对称的情况。
　　最后，本文采用ADINA有限元分析软件建立不同工况下的土石混填体的二维平面应变计算模型，分析不同工况下路基的工作性能及力学特性。并与本文的试验数据进行对比，二者吻合较好，充分证明了研究结果的可靠性，从而对实际工程设计计算具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 土石混填体工程特性研究现状

1．2．1 土石混填体的力学特性

1．2．2 土石混填体的渗透特性

1．2．3 土石混填体的压实特性

1．3 土石混填路基边坡稳定性的研究现状

1．4 目前研究存在的问题

1．5 本文研究方法与内容

第2章 土石混填路基理论研究

2．1 土石混填体的工程特性

2．1．1 土石混填体的概念

2．1．2 土石混填体的分类

2．1．3 土石混填体的力学特性

2．2 土石混填路基稳定性

2．2．1 土石混填路基破坏形式

2．2．2 土石混填路基沉降变形特征

2．3 水环境改变对土石混填路基的影响

2．3．1 渗透原理

2．3．2 土石混填体的湿化机理

2．3．3 土石混填路基湿化效应

2．4 本章小结

第3章 土石混填体大型三轴试验研究

3．1 试验介绍

3．1．1 试验原材料

3．1．2 试验仪器

3．1．3 试验方案

3．2 试验过程

3．2．1 试件制作

3．2．2 试件剪切

3．3 试验成果分析

3．3．1 破坏特征

3．3．2 应力应变特征分析

3．3．3 体变特性分析

3．4 本章小结

第4章 土石混填路基模型试验研究

4．1 模型设计原理

4．1．1 模型的概念

4．1．2 相似理论

4．1．3 模型试验相似性分析

4．2 模型试验方案

4．2．1 试验概况

4．2．2 模型材料

4．2．3 模型制作

4．2．4 加载程序

4．3 模型试验数据采集

4．3．1 路基应力的测量

4．3．2 路基变形场的观测

4．4 试验资料整理及现象分析

4．4．1 路基模型Ⅰ

4．4．2 路基模型Ⅱ

4．4．3 试验现象分析

4．5 试验成果分析

4．5．1 不同水环境下路基模型p-s曲线

4．5．2 土石混填路基模型土压力分布

4．5．3 土石混填路基的承载破坏模式

4．6 本章小结

第5章 土石混填路基稳定性数值模拟

5．1 ADINA软件简介

5．2 土石混填路基有限元计算模型的建立

5．2．1 ADINA建模的基本内容

5．2．2 本构模型

5．2．3 几何建模

5．3 计算结果分析

5．3．1 土石混填路基荷载沉降关系

5．3．2 土石混填路基土压力分析

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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