基于沉降变形动态控制的软基路堤预压优化设计

摘要

软土路基的工后沉降和路基稳定除与土体性质、排水条件、地基处理方法等因素有关外，还与施工过程中的诸多因素有关，如加荷等级、加荷速率、荷载分布、预压方式及时间等，这些因素均使得道路施工过程中实际发生的沉降和设计计算沉降之间存在差异。因此，在高速公路的不同施工阶段，为保证路基的稳定和安全，需对路基的沉降量进行预测，以优化设计方案，指导工程施工组织。但目前的各种沉降预测方法预测时总是存在一定误差，因此本文通过分析堆载预压和水泥土搅拌桩处理下软土路基沉降机理和影响因素，研究了软土路基的沉降预测方法，编制优化设计程序，提出了合理预压优化设计方案。主要工作如下： (1)根据太沙基有效应力原理分析天然地基堆载预压下软土地基的强度增长机理、沉降变形特性及其沉降影响因素，得出堆载预压下路基的沉降历时曲线为后期陡降型的反“S”型规律。 (2)分析软基在水泥土搅拌桩处理下的沉降变形机理、沉降量和沉降影响因素，通过现场资料分析，水泥土搅拌桩处理路基的沉降历时曲线为前期陡降型的反“S”型。 (3)对软土地基的沉降变形规律进行了总结，将沉降过程分为发生。发展一稳定一极限四个阶段；从一维固结理论和应力应变关系分析了路基沉降时间曲线呈现典型的反“S”形；考虑与地基土层分布及特性、地基处理方法、施工方法等因素相关的模型参数，建立沉降预测模型，利用 Mathematic和Origin软件进行求解，工程实例证明了预测模型的可行性和适用性。 (4)考虑加载时间和预压加载高度的预压控制条件，基于实测沉降资料和合理的预测，采用一级模型综合评价预压设计，给出预压优化方案。 (5)对沪苏浙高速公路工程实际沉降观测资料进行了整理分析，确定沉降控制标准和卸载控制标准，通过G-型曲线模型对沉降全过程进行预测，根据预压优化设计程序，采用工程实例加以分析验证，论证沉降预测模型的适应性和预压优化设计程序的实用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 软土地基沉降研究现状

1.2.1 堆载预压下天然地基沉降研究现状

1.2.2 水泥土桩复合地基沉降研究现状

1.3 软土地基沉降预测的研究现状

1.3.1 变荷载作用下的沉降预测方法

1.3.2 荷载稳定后的沉降预测方法

1.4 预压设计研究现状

1.4.1 预压设计

1.4.2 预压高度

1.4.3 预压时间

1.5 存在问题

1.6 本文的主要工作

第二章 软土地基沉降机理分析

2.1 概述

2.2 堆载预压法地基的沉降机理及影响因素分析

2.2.1 堆载预压法加固软土地基的基本原理

2.2.2 堆载预压作用下软土地基强度增长机理

2.2.3 堆载预压下软土地基变形

2.2.4　堆载预压法加固软土地基的沉降影响因素

2.3 水泥土搅拌桩复合地基的沉降机理及影响因素分析

2.3.1 水泥土搅拌桩加固地基的基本原理

2.3.2 水泥土搅拌桩复合地基的沉降机理

2.3.3 水泥土搅拌桩复合地基沉降量分析

2.3.4 水泥土搅拌桩复合地基沉降影响因素

2.4 本章小结

第三章 沉降预测方法研究

3.1 概述

3.2 沉降预测方法研究

3.2.1 沉降曲线特征

3.2.2 沉降曲线模型研究

3.2.3 模型的建立和求解

3.2.4 模型效果分析

3.3 实例验证与评价

3.3.1 堆载预压处理的沉降预测

3.3.2 水泥土搅拌桩处理的沉降预测

3.3.3 不同荷载阶段施工沉降预测

3.4 本章小结

第四章 软土路基预压优化设计

4.1 预压优化设计程序

4.2 方案设计

4.2.1 设计条件

4.2.2 设计说明

4.3 预压优化参数分析

4.3.1 加荷方式对变形过程的影响

4.3.2 加载过程对预压变形量的影响

4.4 综合分析评价

4.5 本章小结

第五章 沪苏浙高速公路软基沉降变形及预压优化设计

5.1 沪苏浙高速公路软基沉降变形总体特征

5.1.1 工程地质条件

5.1.2 实测沉降量与设计沉降量偏移

5.1.3 沉降变形特征

5.1.4 小结

5.2 填筑期路基稳定动态控制及优化措施

5.2.1 路基填筑速率的动态控制

5.2.2 路基稳定出现异常时的处理方法

5.2.3 填筑期末全线沉降量及沉降速率

5.2.4 填筑期末预压处理方法优化

5.3 预压期路基稳定动态控制和优化措施

5.3.1 预压加载时路基稳定动态控制

5.3.2 预压期末卸载控制标准

5.4 预压优化设计工程实例

5.4.1 原设计方案

5.4.2 沉降动态控制分析

5.4.3 优化设计

5.5 本章小结

第六章 结论

6.1 本文主要成果

6.2 展望和不足

参考文献

作者在攻读硕士期间发表的文章

致谢