隐伏逆冲断层上高路堤的破坏模式及抗减震措施研究

摘要

室内模型试验一直是研究断层活动对上部构筑物影响的主要手段，也是工程上研究场地条件的重要方法。室内模型试验能很好的模拟场地中土体及构筑物的受力情况，并能表现其在受力时的反应状况，因此室内模型试验对工程建设具有一定的指导意义。
　　 本论文以云贵铁路某高路堤为原型，参考地震时构筑物破坏标准，采用室内模型试验和数值模拟方法，完成了隐伏逆冲断层上高路堤破坏模式及抗减震措施的研究。主要完成的工作包括:
　　 1.现场取样、室内三轴试验及模型试验准备工作。通过工程实地取样，了解模型实验的原型，对原状样分别进行三种围压下的室内三轴试验，并根据摩尔-库伦强度理论整理模型参数，得到原状土的力学参数，为室内模型试验土样的配制提供土体参数。同时详细介绍了室内大型物理模型试验的设计、实施及重要的试验设备，为试验的进行提供技术支持。
　　 2.隐伏逆冲断层上高路堤模型试验过程及结果分析。通过记录4组不同工况模型试验过程中位移和裂缝的发展情况，得到断层不同位移下不同工况路堤的破坏形式;根据不同工况试验结果，在对模型顶部位移、路堤裂缝与断层错动关系及断层断裂在地层中传播规律进行比较的基础上，提出了不同断层位移时的抗减震方案，解决了逆冲断层抬升过程中确定地表破裂带的问题，完成高填方路堤抗减震措施的研究。
　　 3.试验结果对数值模拟结果的验证。在对4组不同工况数值模拟的基础上，得到了不同模型的位移云图及路堤顶部、中部的位移数据，给出了数值模拟与试验相比较的结果，实现了路堤抗减震措施数值模拟的验证。
　　 4.通过对试验结论进行分析，从现行抗震技术框架出发，讨论了高路堤在逆冲断层作用下抗减震措施的关键技术，提出了高路堤从活断层上通过时的抗减震措施，填补了在高速铁路高填方路堤抗震方向的空白。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 现场调查与统计分析

1．2．2 试验研究

1．2．3 数值模拟

1．2．4 小结及存在的问题

1．3 本文的主要研究内容、研究方法及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 技术路线

第2章 工程概况及室内三轴实验

2．1 工程概况

2．2 现场取样

2．3 室内土样三轴实验

2．3．1 实验内容与方法

2．3．2 Mohr-Coulomb抗剪强度

2．4 本章小结

第3章 高路堤逆冲断层室内模型试验

3．1 引言

3．2 试验设备及仪器

3．2．1 伺服式液压千斤顶技术参数

3．2．2 位移传感器技术参数

3．2．3 应变式土压力计传感器技术参数

3．2．4 动态信号测试仪器技术参数

3．2．5 百分表

3．3 试验设计

3．3．1 试验模型相似比设计

3．3．2 模型箱设计

3．3．3 混凝土板设计

3．3．4 模型材料物理指标

3．4 试验实施

3．4．1 试验模型制作

3．4．2 试验加载模式

3．4．3 试验动力系统及数据采集系统

3．5 本章小结

第4章 模型试验过程及成果分析

4．1 引言

4．2 不同工况试验过程分析

4．2．1 原路堤模型试验

4．2．2 路堤底部加一层土工格栅模型试验

4．2．3 路堤中加入两层土工格栅模型试验

4．2．4 路堤中加入两层土工格栅、地层中打入CFG桩模型试验

4．3 不同工况试验结果分析

4．3．1 路基破坏模式分析

4．3．2 断层断裂位移在地层中的传播规律

4．3．3 不同模型试验的位移比较

4．3．4 不同模型试验的土压力比较

4．4 本章小结

第5章 试验模型有限元模拟分析

5．1 引言

5．2 有限元软件ABAQUS与土体本构模型

5．2．1 ABAQUS总体介绍

5．2．2 ABAQUS的主要模块

5．2．3 Mohr-Coulomb塑性模型介绍

5．3 数值模型

5．3．1 模型尺寸与边界条件

5．3．2 模型参数选取

5．4 数值模拟计算结果分析

5．4．1 路堤位移云图分析

5．4．2 路堤位移变形图分析

5．4．3 路堤位移变形图对比分析

5．5 小结

结论与展望

主要结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文