高速公路填石路基填石料工程特性试验研究

摘要

填石路基和土石混合填料路基是我国山区高等级公路修筑主要结构型式。如何消耗同样多的能量，对填石路基的进行有效的压实，在材料选择和颗粒级配以及含水量最优的情况所得到最好的密度和强度；如何考虑各种因素尽可能客观地分析和研究填石料的压实效果，对现行公路填石路基的施工方法和质量控制极为重要。本文以津蓟高速公路为依托，通过现场试验、室内试验和有限元模拟对填石料的工程特性进行了试验研究，具体的研究工作和成果如下： 本文对填石料的颗粒结构特性、强度及变形特性的基本理论进行了总结和分析。对填石料受压破碎的尺度效应基本理论进行了总结。通过现场试验测量，对填石料碾压后的颗粒级配、空隙率、路基沉降、以及路基弯沉、回弹模量和CBR试验，对路基压实后的特性进行了测试，分析了路基的压实效果。 本文通过室内试验，使用自行设计的填石料大体积压缩仪，对填石料的破碎进行了试验研究，得出了填石料试验应力-应变关系，并对压实后的颗粒级配、不均匀系数、粒径和承载力的关系进行了分析。并同过有限元分析，对填石料的破碎特性进行了模拟，对试验结果进行了验证。总结了粒径和填石料承载力的关系曲线。 本文对填石路基在碾压后路基的变形特性，碾压前后的颗粒级配变化，路面沉降进行了试验测试，并通过有限元进行了验证和分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题提出的背景

1.2国内外研究现状

1.2.1填石料应力—应变方面的研究

1.2.2填石料颗粒特征方面的研究

1.2.3填石料颗粒破碎方面的研究

1.3对国内外研究现状的评述

1.4填石料工程性质的检测方法

1.5本文的研究方法和内容

第二章填石料的工程性质理论基础

2.1填石料的工程分类

2.2填石料的岩石特性

2.3填石料的结构特征

2.3.1填石料的颗粒特征

2.3.2填石料颗粒的孔隙特征

2.3.3填石料的颗粒级配特征

2.4填石料的强度及变形特性

2.4.1填石料的强度特性

2.4.2填石料的变形特性

2.5填石料破碎的尺度效应

2.5.1填石料颗粒破碎方式

2.5.2基于能量耗散方面的填石料破碎机理分析

2.5.3填石料颗粒破碎过程中的分形特性

第三章填石料工程性质现场试验研究

3.1工程背景

3.2填石料现场压实试验研究

3.2.1路基沉降观测

3.2.2填石料压实后空隙率测量

3.2.3填石料碾压后的颗粒级配

3.3路基弯沉、现场CBR、回弹模量检测

3.3.1填石路基回弹弯沉

3.3.2填石路基现场CBR试验

3.3.3填石路基现场回弹模量试验

第四章填石料破碎试验分析及仿真计算分析

4.1填石料破碎试验分析

4.1.1试验方法及试验原理

4.1.2试验结果分析

4.2填石料颗粒破碎有限元分析

4.2.1有限元分析方法

4.2.2有限元分析结果

第五章路基碾压过程变形及应力分析

5.1动力分析基础理论

5.1.1动力分析的基本运动方程

5.1.2动力平衡方程的求解

5.1.3动力分析的吸收边界条件

5.2碾压动荷载作用下路基动力响应分析

5.2.1路基有限元模型的建立

5.2.2有限元动力计算结果

5.3碾压动荷载理论分析

5.4路基现场压实试验

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2进一步研究的建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢