湿陷性黄土地区高速铁路路堤下长短桩复合地基沉降理论研究

摘要

高速铁路的正常运营对路基沉降要求相当严格,其中最关键的是控制地基沉降。然而,长短桩复合地基技术在湿陷性黄土地区应用后,不但控制了地基总沉降量,而且也取得了良好的经济效益和社会效益。但是,前人对其理论研究还不够深入和完善。因此,本文依托湿陷性黄土地区在建的高速铁路项目对长短桩复合地基的沉降进行系统的研究。本文研究内容主要体现在以下几个方面:
　　第一,分析长短桩复合地基在路堤荷载作用下的工作机理后,总结了长短桩复合地基承载力计算公式。同时,概述了多种复合地基沉降计算方法,并对其进行了分析。
　　第二,选取两个典型的路基断面,采用弹性土堤法、Boussinesq三角形荷载法和Boussinesq组合荷载法计算得到地基附加应力,然后通过复合模量法和弦线模量法分别计算长短桩复合地基的沉降值,并与实测沉降值比较,得到了适用于湿陷性黄土地区长短桩复合地基的沉降计算方法。
　　第三,利用FLAC3D软件对长短桩复合地基进行数值模拟分析,桩间土采用Mohr-Coulomb模型,在数值计算过程中,最佳的深度取3.5b,最佳的宽度取4.5b,b为路基底宽度。数值模拟结果表明,随着垫层厚度、垫层模量的增大,地基沉降量分别表现出增加和减小;随着长桩长度和短桩桩端以上桩间土模量的增大,地基沉降量显著减小;随着长桩模量和短桩长度、模量的增大,地基沉降量减小不明显。
　　第四,根据两个试验段路基沉降观测资料,运用双曲线法、抛物线法和BP神经网络进行沉降预测。其中,BP神经网络模型的构建,样本的训练以及预测借助MATLAB软件来完成。然后,计算并对比三种预测方法的拟合指标r2和相对误差,发现采用 BP神经网络最适合预测湿陷性黄土地区长短桩复合地基的沉降,其拟合精度和预测精度都很高。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 长短桩复合地基处理湿陷性黄土的应用及研究现状

1.3 研究内容

第二章 长短桩复合地基理论

2.1 长短桩复合地基的工作机理

2.2 长短桩复合地基承载力计算

2.3 复合地基沉降计算的基本方法

2.4 小结

第三章 高速铁路路基下长短桩复合地基的沉降计算

3.1 工程概况

3.2 地基的附加应力计算

3.3 地基的沉降计算

3.4 小结

第四章 长短桩复合地基数值模拟

4.1 有限差分法及FLAC 3D软件简介

4.2 计算模型的确定

4.3 垫层厚度及模量对复合地基特性的影响

4.4 桩体长度及模量对复合地基特性的影响

4.5 桩间土体模量对复合地基特性的影响

4.6 小结

第五章 湿陷性黄土地区高速铁路地基沉降预测方法研究

5.1 双曲线法预测

5.2 抛物线法预测

5.3 BP神经网络预测

5.4 沉降预测结果分析

5.5 小结

结论及建议

参考文献

攻读硕士期间参与的科研工作及发表的论文

致谢