交通荷载作用下含硬壳层软土地基破坏形式及设计方法研究

摘要

软土地基在我国分布十分广泛且处理方法很多,其中在软土地基上构建人工硬壳层是软土地基常用的处理方法之一。在大多数条件下,由于硬壳层的使用条件不明确、设计方法不完善,导致硬壳层软土地基过早产生破坏,严重影响了道路的使用寿命。
　　本文介绍了软土地基中水的存在形式、水的能态和水分迁移对路基的影响,指出道路结构内部水分迁移对路基的危害和路基防水的重要性,然后采用一维水分迁移控制方程研究水分迁移对路基模量的影响。结合软土地基的特点,分别选用常用的扩展的Drucker-Prager模型和多孔介质弹性模型模拟软土,建立道路结构模型,分析了两种模型对路面沉降和受力的影响;然后对含人工硬壳层时交通荷载作用下低路基路面的力学响应进行了分析。
　　通过对国内外软土地基破坏形式研究成果的分析,提出了交通荷载作用下,人工硬壳层软土地基的几种破坏模式以及相应的预估方法;通过对刚性基础作用下软土地基破坏模式的分析,提出了有限元模型中软土地基的破坏面,建立了分析交通荷载对软土地基破坏进行分析的有限元模型,分别分析了不同硬壳层模量、厚度对软土地基的影响规律;提出了人工硬壳层的处理深度、处理模量、设计方法和施工方法。
　　通过研究发现,用多孔介质弹性模型分析软土比常用的扩展的Drucker-Prager模型更准确,更能体现软土地基的特点;含硬壳层软土地基的破坏一般是由于软土地基抗剪能力不足引起的;通过对影响软土地基稳定性的参数的分析发现,硬壳层地基处理强度在150MPa~300MPa最好,深度一般在1m~2m之间,如果采用最大模量300MPa和2m的深度处理软土地基,仍不能满足使用要求,建议采用粉喷桩等措施处理软土地基。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3国内外研究现状的不足

1.4主要研究内容及技术路线

第二章 水分迁移对路基强度的影响研究

2.1软土中水的存在形态

2.2软土中水的能态

2.3水分迁移对路基的影响

2.4 水分迁移对路基强度的影响分析

2.5本章小结

第三章 含硬壳层时交通荷载作用下软土地基的有限元模型研究

3.1概述

3.2 土的本构模型简介

3.3 交通荷载理论

3.4大小变形理论简介

3.5计算模型选取和参数的选定

3.6计算分析及软土模型选取

3.7 低路堤情况下交通荷载对含硬壳层软土地基路堤路面的力学响应分析

3.8 本章小结

第四章 交通荷载作用下软土地基含硬壳层时低路堤破坏形式预估

4.1概述

4.2交通荷载作用下含硬壳层时软土地基上低路堤破坏形式介绍

4.3交通荷载作用下含硬壳层时软土地基上低路堤破坏模式的预估模型

4.4 交通荷载作用下含硬壳层时软土地基上低路堤破坏模式预估方法

4.5 本章小结

第五章 不同影响因素对软土地基工程性质的影响

5.1概述

5.2不同影响因素对含硬壳层软土地基工程性质的影响

5.3本章小结

第六章 低路堤情况下人工硬壳层设计方法研究

6.1 人工硬壳层的设计标准

6.2 人工硬壳层的推荐参数

6.3 人工硬壳层设计算例

6.4 人工硬壳层的施工方法和施工要求

6.5本章小结

第七章 主要结论及展望

7.1主要结论

7.2展望

参考文献

致谢