黄土沟壑区湿软地基处理技术研究

摘要

黄土沟壑区湿软地基有着不同于沿海一般软土以及湿陷性黄土的特殊工程性质。对此，以往结合冲积平原地区的工程实践开展了一些研究，还没有形成系统的理论体系，所得的研究成果主要局限于某一具体工程，在推广应用上有一定难度。本文结合黄陵一延安高速公路(以下简称黄延公路)沿线湿软地基的处理，在国内外资料调研总结的基础上，结合关中冲积平原地区湿软黄土地基的研究成果，研究了黄土沟壑区湿软地基的处理技术。 本文对黄土沟壑区湿软地基的物理力学性质进行了深入系统分析。在大量现场调研基础上，结合黄延公路地质资料和课题补充勘探试验成果，总结了黄土沟壑区湿软地基的分布、地质结构特征、成因以及颗粒组成等基本特征。 提出了黄土沟壑区湿软地基的定义，工程特性以及常见物理力学性质参数的范围。根据黄土沟壑区湿软地基物理力学参数之间的统计关系，分析得出了土体液性指数、压缩系数与容许承载力，压缩模量与容许承载力的经验关系。 对黄土沟壑区湿软地基一般处理技术进行了试验分析和理论评价。结合黄延公路湿软地基处理的实践，在大量现场试验，包括标准贯入试验、触探试验、载荷试验以及沉降观测基础上，通过数值模拟分析，提出黄土沟壑区湿软地基的一般处理方法，并提出了总体处理思路。 根据上述试验成果，提出了车载反力装置的载荷试验方法，通过与室内试验以及其它现场测试手段结果的比较，该方法试验结果合理可靠，适用于黄土沟壑区湿软地基承载力的测试。并对试验过程中该方法的不足进行了分析，提出了改进措施。 对黄土沟壑区湿软地基变形特性和沉降规律进行了探讨。鉴于黄土沟壑区湿软地基特殊的工程性质，其沉降受多种因素影响，提出了基于神经网络范例推理的沉降预测方法。该方法可以综合考虑多种影响因素，并充分利用其它地区的成功经验。 在该方法中，采用了一种新的范例相似度计算方法，通过引进效益函数反映范例之间更多的相似信息，最后通过神经网络仿真，使预测结果更加精确。经过计算，预测结果与实测值误差小于±10％，具有较高精度。 深入分析了黄土沟壑区湿软地基处理方案选择时应考虑的各种因素。在传统层次分析法中引入可拓学的基本思想，可以使构造的判断矩阵自动满足一致性要求，从而节省大量的试算工作。同时，还能考虑人们判断的模糊性以及多位决策者的经验。通过在黄延公路湿软地基处理方案选择中的实践应用，表明该方法计算准确，易于掌握。 在上述分析基础上，结合黄延公路实践，总结了黄土沟壑区湿软地基一般处理方法的原理、特性、适用范围以及适用性特点评价，提出了各种方法的质量控制措施。提出了黄土沟壑区湿软地基处理的主要处理技术要求和综合处理技术。 通过分析黄土沟壑区高速公路湿软地基的工后常见病害以及产生原因，提出了防治措施。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究课题的提出及意义

1.2黄土沟壑区湿软地基处理技术研究现状及存在问题

1.2.1湿软黄土工程特性及处理技术研究现状

1.2.2黄土沟壑区湿软地基的特点

1.2.3黄土沟壑区湿软地基处理技术存在问题及研究重点

1.3主要研究内容及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2研究的技术路线

第二章黄土沟壑区湿软地基的工程特性

2.1黄延公路工程地质概况

2.1.1地形地貌条件

2.1.2地质构造条件与地层岩性

2.1.3水文地质条件

2.1.4气象气候条件

2.2黄延公路湿软地基的工程地质特征

2.2.1黄延公路湿软地基的分布、成因与地质结构特征

2.2.2黄延公路湿软地基的颗粒组成、级配与命名

2.2.3黄土沟壑区湿软地基的定义

2.3黄延公路湿软地基的物理力学性质

2.3.1湿软地基物理力学性质的一般范围

2.3.2与其他特殊土工程性质对比分析

2.3.3湿软地基物理力学指标的统计分析

2.4黄土沟壑区湿软地基的容许承载力评价

2.4.1承载力评价的指标选用

2.4.2 以压缩模量为指标的承载力评价标准

2.4.3 以压缩系数、液性指数为指标的承载力评价标准

2.5本章小结

第三章 黄土沟壑区湿软地基一般处理技术

3.1黄延公路湿软地基路段的设计处理技术

3.1.1黄延公路路基的设计原则

3.1.2黄延公路湿软地基主要处理方法

3.2黄土沟壑区湿软地基一般处理方法的分析评价

3.2.1黄延公路湿软地基试验段及试验方案

3.2.2试验段现场试验结果及分析

3.2.3黄延公路湿软地基沉降观测及分析

3.2.4黄延公路湿软地基处理方法评价

3.3黄土沟壑区湿软地基车载反力装置载荷试验方法

3.3.1车载反力装置载荷试验的适用性探讨

3.3.2车载反力装置载荷试验的不足及其改进

3.4本章小结

第四章黄土沟壑区湿软地基处理的数值分析

4.1数值分析的基本说明

4.1.1数值模拟建模与参数选取

4.1.2模型网格划分

4.2模拟结果分析

4.2.1黄土沟壑区湿软地基浅层处理的模拟结果分析

4.2.2黄土沟壑区湿软地基深层处理的模拟结果分析

4.3本章小结

第五章黄土沟壑区湿软地基变形规律及沉降计算

5.1黄土沟壑区湿软地基变形特性

5.2基于神经网络范例推理的沉降分析方法

5.2.1基于神经网络范例推理的沉降预测模型

5.2.2沉降范例相似度的神经网络分析

5.3黄土沟壑区湿软地基沉降预测

5.3.1 黄土沟壑区湿软地基沉降预测模型

5.3.2黄土沟壑区湿软地基沉降范例的加权聚类相似度计算

5.3.3黄土沟壑区湿软地基沉降范例的神经网络相似度计算

5.3.4黄土沟壑区湿软地基最终沉降预测

5.4本章小结

第六章黄土沟壑区湿软地基处理方案决策方法

6.1黄土沟壑区湿软地基处理方案的影响因素

6.1.1技术可行性

6.1.2施工条件

6.1.3环境影响

6.1.4经济合理性

6.2地基处理方案决策的常规层次分析法

6.2.1层次分析法的一致性检验

6.2.2常规层次分析法的不足与改进

6.3基于可拓学的层次分析法原理

6.3.1可拓区间数的相关概念

6.3.2可拓层次分析法分析步骤

6.4黄土沟壑区湿软地基处理方案决策

6.4.1可拓层次分析模型的建立

6.4.2可拓区间数矩阵的运算及地基处理方案选择

6.4.3可拓区间数矩阵的常规一致性检验

6.5本章小结

第七章 黄土沟壑区高等级公路湿软地基综合处理技术及病害防治措施

7.1黄土沟壑区湿软地基的一般处理方法

7.1.1 浅层处理及质量控制要求

7.1.2深层处理及质量控制要求

7.2黄土沟壑区湿软地基的综合处理技术

7.2.1主要处理技术要求

7.2.2综合处理技术

7.3黄土沟壑区高等级公路湿软地基的工后常见病害及其防治

7.3.1 工后常见病害及其原因分析

7.3.2病害防治措施

7.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢