毛乌素沙漠地区特殊路基处理技术研究

摘要

中国是世界上沙漠分布最多的国家之一，根据2006年底建成的沙漠空间数据库显示我国共有沙漠和沙地总面积约124.23万km2，主要分布在我国西部的新疆、甘肃、内蒙、青海、宁夏、陕西等省区[1-3]。图1.1是我国沙漠分布图，表1.1是我国主要省（区）的沙漠分布面积。过去由于沙漠地区自然条件恶劣，人烟稀少，经济落后，沙漠地区修建的公路数量少，等级低，随着我国西部大开发的持续发展，给沙漠地区公路建设带来了空前的发展机遇。20世纪90年代，我国修建了第一条长距离横贯塔克拉玛干沙漠的轮台至民丰沙漠公路，此后陕西在沙漠地区建成了榆靖高速公路、靖王高速公路以及陕蒙高速公路[4]，随着陕西省高速公路网“两环六辐射三纵七横”的规划，在沙漠地区将会修建更多的高等级公路。近几年的工程实践和调查表明，在沙漠地区公路建设中遇到了大量特殊地质情况，榆靖高速公路及靖王高速公路曾遇到了一些沙漠特殊地基的处理问题。先期建设的榆林至陕蒙界高速公路（半幅）全线76km路段中遇到了大量特殊地基问题，其中包括20余处海子滩地、淤泥土地基、腐殖土地基及牲畜粪便地基等特殊地基路段；同时也有十几公里地下水位接近地表的路段[5，6]。陕蒙高速公路另半幅沿线88km中，4km为河谷阶地沉积区，地层以含水量高的细砂土为主，地基承载力较低；53km为湖盆滩地区，地下水埋藏较浅，雨季低洼处常积水形成海子或湿地，地表为冲积或湖积淤泥质亚粘土，地基多具有水平层状结构；18km大部分位于湖盆滩地上，局部有盐碱土，地下水位较高，特殊地质路段分布较广。这种特殊地质路段的地质成因与结构组成复杂，特殊土层厚度变化大，土体性质差异显著，公路修筑过程中是否需要处理，如何针对沙漠地区特点经济合理地进行处理，相应的处理措施是否有效以及特殊土的路用性能等，就成为十分需要深入研究的课题。因此对毛乌素沙漠地区特殊地基工程性质进行研究具有十分重要的理论意义和实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究课题的概述及意义

1．2 国内外研究现状及综述

1．2．1 地基处理技术研究概况

1．2．2 地基承载力理论的发展

1．2．3 地基沉降变形理论的研究进展

1．3 本文主要研究内容

第二章 陕蒙沙漠公路特殊路基的工程性质

2．1 毛乌素沙漠地区特殊路基概况

2．1．1 自然条件

2．1．2 特殊地基的形成原因

2．2 陕蒙沙漠高速公路工程地质特性

第三章 不同含泥量风积沙的路用性能研究

3．1 不同含泥量风积沙的物理性质

3．1．1 含泥风积沙的颗粒组成

3．1．2 制备试样的物理性质

3．1．3 不同含泥量风积沙的比重试验

3．1．4 不同含泥量风积沙的界限含水量

3．2 不同含泥量风积沙的压实特性

3．2．1 重型标准击实试验

3．3 不同含泥量风积沙的强度特性

3．3．1 试验设备及方案

3．3．2 试验结果及分析

3．3．3 不同含泥量风积沙CBR试验的内在机理分析

3．4 小结

第四章 陕蒙沙漠公路地基的承载力试验及数值模拟研究

4．1 承载力的现场载荷试验研究

4．1．1 现场试验段概况

4．1．2 载荷试验

4．1．3 试验结果及分析

4．2 地基承载力的有限元模拟

4．2．1 有限元软件简介

4．2．2 材料的本构模型

4．2．3 计算模型的确定

4．3 不良地基处理的数值模拟

4．3．1 计算模型的划分

4．4 小结

第五章 陕蒙沙漠公路特殊地基的变形与稳定性研究

5．1 特殊地基变形理论计算

5．1．1 传递矩阵的导出

5．1．2 风积沙路基在均布荷载作用下的沉降

5．1．3 风积沙路基沉降计算实例

5．2 风积沙路基最终沉降预测范例检索模型

5．2．1 风积沙路基最终沉降预测范例检索模型

5．2．2 风积沙路基沉降预测

5．3 风积沙路基边坡稳定性的计算理论、方法及计算参数

5．3．1 沙漠地区公路路基边坡稳定性特点

5．3．2 风积沙路基边坡稳定性理论分析方法

5．3．3 试验段路基稳定性的计算分析

第六章 陕蒙沙漠公路特殊地基处理方案的优化选择

6．1 沙漠公路特殊地基常用处理方案

6．1．1 常见地基处理方法的适用性分析

6．1．2 特殊地基处理方案优化的影响因素

6．2 陕蒙高速公路特殊地基处理方案优化

6．2．1 高速公路软基处理方案的灰色区间关联决策评价

6．2．2 灰色关联决策的基本概念与原理

6．2．3 在高速公路不良地基处理方案评价中的应用

6．3 小结

结论及展望

结论

创新点

展望

参考文献

攻读博士学位期间公开发表论文

致谢