软岩风化物改良土工程特性试验研究及路堤数值模拟

摘要

新建武广客运专线分布着大量的全风化～强风化软岩，这些软岩的性质很不稳定，遇水、风化作用后其强度急剧降低，一般不能直接作为路基填料。而沿线可用于路基填筑的A、B填料又严重缺乏。因此，如果能够合理地运用改良措施，使改良后的软岩弃碴能够满足客运专线对路基变形和稳定的要求，则将对减少软岩弃碴，少占农田，改善生态环境以及降低工程费用等具有重要的社会经济意义。本文基于国内外软岩弃碴作为路基填料问题的研究现状，通过理论分析、室内试验和数值模拟等方法，主要进行了以下几方面的研究工作，并得到了一些重要结论和成果： 1.从全风化～强风化软岩的矿物成分和构造入手，通过室内土工试验，充分了解软岩风化物改良前后的工程特性，对软岩风化物及其改良土用于填筑路堤的稳定性进行评价。 2.基于压实机理的研究，分析了全风化～强风化软岩不同颗粒成分、不同外加剂掺入量和凝固时间等因素对路堤填筑的影响，总结比较了中德两国击实试验标准用于高速铁路路基填筑的合理性。 3.通过静强度试验和对试验资料的分析，获得了全风化～强风化软岩石灰、水泥改良土的静强度与压实系数、龄期、外加剂掺入量和泡水时间的相关关系，明确了改良土饱和静强度与粘性矿物的相互作用机理。 4. 通过干湿循环试验，分析了全风化～强风化软岩改良土经历干湿循环后的耐久性和强度变化情况。 5.采用理想弹塑性本构关系，并运用有限元分析软件对路堤本体改良土层进行动静荷载作用下的响应特征分析，得出了改良土层的应力分布和变形规律。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外软岩及其改良土工程特性的研究现状

1.2.1软岩工程特性的研究现状

1.2.2水泥改良土工程特性的研究现状

1.2.3石灰改良土工程特性的研究现状

1.3高速铁路路基检测指标及沉降控制

1.4本文研究的主要内容

第二章软岩风化物及其改良土的工程力学性质

2.1软岩风化物的构造

2.1.1宏观结构

2.1.2微观结构及矿物成分

2.1.3泥质板岩的基本性质

2.2颗粒分析

2.3液塑限试验

2.4击实试验

2.4.1压实基本原理

2.4.2颗粒成分的影响

2.4.3改良土外加剂掺入量的影响

2.4.4水泥凝固时间的影响

2.4.5中德击实试验对比

2.5压缩试验

2.6直剪试验

2.7渗透试验

2.8本章小结

第三章软岩改良土的静强度及水稳性研究

3.1引言

3.2泡水试验

3.2.1全风化～强风化泥质板岩泡水试验

3.2.2石灰改良土泡水试验

3.2.3水泥改良土泡水试验

3.2.4湿化机理分析

3.3静强度试验

3.3.1制样方法

3.3.2石灰改良土静强度试验

3.3.3水泥改良土静强度试验

3.4干湿循环试验

3.4.1试验方法

3.4.2试验数据分析

3.4.3强度衰减机理

3.5改良土饱和静强度与粘土矿物相互作用机理分析

3.6本章小结

第四章静载荷作用下的改良土路堤响应特征分析

4.1引言

4.2岩土体本构模型及分析方法

4.2.1本构模型

4.2.2分析方法

4.3二维模型建立及约束边界条件

4.2.1模型假设

4.2.2模型参数及结构型式

4.2.3边界条件

4.3静载荷作用下的路堤稳定性动力分析

4.4小结

第五章动载荷作用下的改良土路堤响应特征分析

5.1路基土体本构模型

5.1.1土体动应力应变关系

5.1.2土的动力弹塑模型

5.2三维模型建立及约束边界条件

5.2.1模型假设

5.2.2模型单元

5.2.3模型参数及结构型式

5.2.4边界条件

5.3移动载荷作用下的路堤稳定性动力分析

5.4小结

第六章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间论文发表情况及科研情况