加筋砂垫层处理软基的室内大模型试验及分析

摘要

该论文依据秦沈线软土地基处理课题,模拟秦沈线软土特性在室内进行的大模型试验.室内模型试验中采用在软土上填筑有与无土工合成材料的砂垫层组来进行对比分析.试验分四组:第一组软土表面只加纯垫层;第二组是软土表面上的砂垫层厚度一半加入一层土工格栅;第三组是软土表面上的砂垫层中均匀加入二层土工格栅;第四组是在软土表面上砂垫层的中间加入一层土工格室.其目的是研究不同种类或层数的土工合成材料加筋垫层对建于软基上路堤沉降量的影响.该论文还阐述了土工格栅和土工格室性能的差异以及对软土地基刚度的影响.另外,笔者利用商用软件ANSYS进行平面应变问题的弹塑性分析,有限元计算结果表明模型试验是有效的而且与模型试验结果较吻合.计算中获得了砂-土工合成材料界面的剪应和和法向应力分布规律等.结果表明加筋砂垫层尤其对减小总沉降作用很大.最后,笔者根据在路堤下加入加筋砂垫层的软土地基的室内模型试验和有限元模拟分析提出了设计建议.该论文有助于对在软土地基上置入的加筋砂垫层的作用机理的进一步深入研究.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1前言

1.1.1软基的危害

1.1.2加筋法概述

1.1.3软土地基的破坏形态

1.2本论文的研究意义及国内研究现状

1.3本论文的主要研究内容

第2章软土工程性质及土工合成材料加筋机理

2.1软土的成因、矿物组成及结构

2.2软土的物理力学性质

2.3软土地基处理概况

2.4加筋垫层的作用

2.5土工合成材料的特性、作用及加固机理

2.5.1土工合成材料的特性、作用

2.5.2土工合成材料在秦沈客运专线路基工程中的应用意义

2.5.3土工合成材料的加筋作用机理

第3章室内模型试验

3.1秦沈客运专线路基工程概况

3.2模型试验

3.2.1试验目的

3.2.2试验设计

3.2.3试验方案

3.2.4试验测点布置

3.2.5试验步骤

第4章试验数据处理分析

4.1试验材料的物理力学性能

4.1.1软土及垫层砂的物理及力学性质

4.1.2土工格栅、土工格室测试

4.1.3应变片的标定

4.2数据整理及分析

4.2.1填筑检测

4.2.2第一组填筑检测数据及沉降量变化情况

4.2.3第二组填筑检测数据及沉降量变化情况

4.2.4第三组填筑检测数据及沉降量变化情况

4.2.5第四组填筑检测数据及沉降量变化情况

4.2.6土工格栅受力情况

4.2.7结论

第5章土的塑性本构模型和加筋土结构计算模型

5.1土的塑性本构模型

5.1.1 Mises模型

5.1.2 Drucker-Prager弹塑性模型

5.2加筋土结构计算模型

5.2.1加筋土的有限元分析法

5.2.2 Pasternak剪切模型

5.2.3 Timoshenko梁模型

第6章计算模型、结果及分析

6.1计算模型

6.2计算结果及分析

6.2.1沉降量变化情况

6.2.2竖向附加应力分布情况

6.2.3接触面剪应力和正应力分布

6.2.4筋材内拉力分布情况

6.2.5加筋垫层作用效果的主要影响因素

6.3计算结论

结论

致谢

参考文献