双因子模型在黄土高填方路堤沉降预测中的应用研究

发布时间：2020-05-06 14:44

【摘要】：随着我国西部大开发发展战略和新中部崛起计划的稳步推进,国家对这些地区的基础设施投资逐步增大,道路工程的建设是其中的重要组成部分。在我国中西部地区,如甘肃、陕西、山西、内蒙古等地为黄土高原区域,在这些黄土分布广泛的区域修建道路时会受到各种地质地形条件的限制。为了解决黄土地区道路施工中遇到的深沟等特殊地形问题,高填方路堤的施工方法应运而生。黄土高填方路堤作为黄土分布地区特有的路基处理方法,具有施工方便快捷,工程造价合理,填方材料容易获取等优点。由于以往的高填方路堤研究主要集中于软土类别,关于黄土高填方路堤的理论研究比较匮乏。致使路堤使用过程中出现沉降过大、沉降不均等问题,而且由于对路堤的沉降规律和变化趋势缺乏准确的判断导致工程问题频发。因此采用合理的方法对黄土高填方路堤进行沉降监测及预测对高等级公路的正常使用具有重要意义。本文的主要目的在于建立新型的沉降预测模型对黄土高填方路堤进行沉降预测,以保证公路的正常使用。本文以太行路阎家峰路段黄土高填方路堤为工程背景,对黄土高填方路段路面、路堤、原土地基的沉降监测数据进行分析,并对它们的沉降规律总结归纳。提出并研究了在重锤补夯施工法条件下(压实度为0.93-0.95)适用于黄土高填方路堤的新型沉降预测模型。所得结论如下:1.黄土高填方路段原位沉降监测试验所得结论(1)分析东西侧路面的沉降曲线可得,它们均在0-100天之内沉降速率较快,沉降量较大,并且在同一时段内达到沉降极大值。在100-200天内沉降曲线出现一定时间的波动后,实现短暂平稳。在200-350天内沉降速率减小,沉降值缓慢增加,逐渐达到稳定。(2)填方体沉降监测结果显示,因受到该工程特殊地形条件等因素的影响,填方体西侧沉降最大,中部次之,东侧最小。(3)路面沉降主要组成部分是高填方路堤的沉降,它约占路面总沉降的90%,原土地基的沉降占总沉降的10%。2.黄土高填方路堤沉降预测模型研究所得结论(1)双因子沉降预测模型由最终沉降控制函数和过程控制函数组成。最终沉降控制函数只影响填方体的最终沉降,过程控制函数则控制填土沉降的发展趋势,它对填方体在某一时刻的沉降有重要影响。(2)分析高填方路堤东侧、中间、西侧三处的双因子沉降预测模型可知,它们的沉降预测模型中最终沉降控制函数均为线性函数。东侧路堤的沉降过程控制函数为指数函数,中间及西侧的沉降过程控制函数为双曲线函数。它们的MAPE值分布在1.5-3.1之间,预测精度高于其他高填方路堤沉降预测模型,在以后的类似工程中可以考虑使用双因子沉降预测模型。(3)通过总结前人研究成果发现,沉降过程控制函数中参数aH的可选类型有:线性函数、多项式函数、指数函数三种类型。本工程东西侧路堤预测模型中沉降过程控制函数中参数aH的类型为多项式函数,中间路堤预测模型沉降过程控制函数中参数aH的类型为线性函数。在工程运用中应根据实际情况选择拟合度较高的aH函数类型。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U416.12

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本文编号：2651435