高速公路路基沉降监测与预测方法的研究
发布时间：2020-08-28 12:08
改革开放以来,中国的社会经济取得了迅猛发展,包括沿海城市在内的各省市在建设高等级公路方面的需求明显增长。因地理环境因素的影响,沿海城市的软土面积比较大,工程特性较差,导致路基的稳定性与变形问题成为了软基上建设高速公路的一个重要难题。而要突破这一技术难题,首先就要能够精准预测公路软土路基的沉降量。论文正是针对这一问题进行了相关探讨。论文以京珠高速公路广州至珠海段作为研究对象,对软基沉降机理进行深入探讨,结合软基沉降的相关监测资料,首先分析了沉降的影响因素及其变化规律,通过对相关数据的分析,发现荷载量、Δp/p值、软土路基的厚度对路基表面的沉降量以及沉降速率都有显著的影响。其次,根据灰色系统理论构建出一个适宜的沉降预测模型——灰色模型(Grey Model),简称GM模型,来预测软基的工后沉降,以此来减小因工程特性等影响因素而产生的预测误差。再次,进一步讨论了灰色预测模型与曲线拟合法在预测地基沉降时的优劣性并进行了对比分析,通过与现场实际勘测出的真实沉降数据对比,发现灰色预测模型在计算相关沉降参数方面更加接近实测值。因此得出结论,利用灰色系统理论得到的灰色预测模型在预测软土地基沉降时比曲线拟合法的精准度更高。图15幅;表14个;参48篇。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U418.5
【部分图文】：
图 1 软基沉降与侧向位移Fig.1 Settlement and Lateral Displacement of Soft Foundation由于软性土质具有较低的抗剪切性，同时具有易压缩与低渗透等特点，软土路基在高强度路面载荷的作用下，通常具有下列形变特性：（1）沉降量大，由于软土路基的土质基本由粘粒与小沙粒组成，由于其本身存在吸水的特性，因此其软土土质中存在的水分较高，通常孔隙直径超过 1.5，承载力相对石质路基的抗承载能力低，受到较大承载后会出现较大的压缩变量，所形成的沉降形变也要大于普通的路基。（2）侧向变形大，软土土质路基中，初期的内部含水性较高，软土中的水分不能及时排除或蒸发，填铺后的路基容易发生侧向挤压现象。然而随着土质中水分的进一步减少，软土路基的体积逐渐缩小，发生在路基中心的纵向沉降开始形成。（3）变形时间长，由于软土土质本身的形变特性与填铺厚度的影响，孔隙
2.1 京珠高速公路荷载针对沉降量及沉降速率产生的影响分析京珠高速公路软土层路基的表面沉降量与路面载荷之间呈正相关关系，同时软土层路基的沉降速率与路面载荷之间也存在正相关关系。在道路施工期间，无论是路基的沉降速率还是沉降量，对载荷的反应都很强烈。当路面载荷增大时，软土层路基的沉降量便会增大，图中的曲线逐渐变陡，当路基载荷增加到一定程度时，路基的沉降量曲线便逐渐趋于稳定。与之相对应的，便是沉降速率的变化，沉降速率呈现出先增后减的趋势。在路堤填铺期间，有一个临界填铺高度值，路基的总沉降有一个转折点，当路基的软土层填铺高度小于该值时，路基的沉降速率将进一步降低，当填铺高度超过这一高度值时，路基的沉降速率便会持续增大，严重时可能使得路基失去其应有的稳定性。
图 3 填土高度、时间、沉速之间的关系曲线（K36+030 断面）Fig. 3 Relation Curve of Filling Height, Time and Settlement Velocity (K36+030 Section)通过图 3 可以得出，京珠高速公路路基承受的载荷越大，土层的沉降速率便越大，这一现象与沉降量和载荷之间的关系具有一定的统一性。同时，在上图中还可以看出，软土层路基的沉降速率对载荷的反应较为积极。在载荷施加期间，表面土层的沉降速率持续增加，但当对路面的负载停止增加时，路基的沉降速率便逐渐降低，这种关系主要是由在施加负载期间路基的固结与侧向变形而引发的。路基的固结现象随着施加负载的时长而变化，但是路基的侧向变形在对路基施加负载后就会形成。对路基加载负荷初期，土层中的水分与孔隙水得不到及时的排出，在压应力的作用下，土层发生侧向剪切变形。在该阶段中，土层的沉降量以线性形态增加，随着载荷时间的持续增大，土层中孔隙间的水分不断被挤出。不仅如此，在持续的载荷作用下，土层在形变中逐渐变得密实，进而发生固结现象。当负载停止增加时，固结状态下的土层中孔隙压力趋近于零，此时的土体固
本文编号：2807558
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U418.5
【部分图文】：
图 1 软基沉降与侧向位移Fig.1 Settlement and Lateral Displacement of Soft Foundation由于软性土质具有较低的抗剪切性，同时具有易压缩与低渗透等特点，软土路基在高强度路面载荷的作用下，通常具有下列形变特性：（1）沉降量大，由于软土路基的土质基本由粘粒与小沙粒组成，由于其本身存在吸水的特性，因此其软土土质中存在的水分较高，通常孔隙直径超过 1.5，承载力相对石质路基的抗承载能力低，受到较大承载后会出现较大的压缩变量，所形成的沉降形变也要大于普通的路基。（2）侧向变形大，软土土质路基中，初期的内部含水性较高，软土中的水分不能及时排除或蒸发，填铺后的路基容易发生侧向挤压现象。然而随着土质中水分的进一步减少，软土路基的体积逐渐缩小，发生在路基中心的纵向沉降开始形成。（3）变形时间长，由于软土土质本身的形变特性与填铺厚度的影响，孔隙
2.1 京珠高速公路荷载针对沉降量及沉降速率产生的影响分析京珠高速公路软土层路基的表面沉降量与路面载荷之间呈正相关关系，同时软土层路基的沉降速率与路面载荷之间也存在正相关关系。在道路施工期间，无论是路基的沉降速率还是沉降量，对载荷的反应都很强烈。当路面载荷增大时，软土层路基的沉降量便会增大，图中的曲线逐渐变陡，当路基载荷增加到一定程度时，路基的沉降量曲线便逐渐趋于稳定。与之相对应的，便是沉降速率的变化，沉降速率呈现出先增后减的趋势。在路堤填铺期间，有一个临界填铺高度值，路基的总沉降有一个转折点，当路基的软土层填铺高度小于该值时，路基的沉降速率将进一步降低，当填铺高度超过这一高度值时，路基的沉降速率便会持续增大，严重时可能使得路基失去其应有的稳定性。
图 3 填土高度、时间、沉速之间的关系曲线（K36+030 断面）Fig. 3 Relation Curve of Filling Height, Time and Settlement Velocity (K36+030 Section)通过图 3 可以得出，京珠高速公路路基承受的载荷越大，土层的沉降速率便越大，这一现象与沉降量和载荷之间的关系具有一定的统一性。同时，在上图中还可以看出，软土层路基的沉降速率对载荷的反应较为积极。在载荷施加期间，表面土层的沉降速率持续增加，但当对路面的负载停止增加时，路基的沉降速率便逐渐降低，这种关系主要是由在施加负载期间路基的固结与侧向变形而引发的。路基的固结现象随着施加负载的时长而变化，但是路基的侧向变形在对路基施加负载后就会形成。对路基加载负荷初期，土层中的水分与孔隙水得不到及时的排出，在压应力的作用下，土层发生侧向剪切变形。在该阶段中，土层的沉降量以线性形态增加，随着载荷时间的持续增大，土层中孔隙间的水分不断被挤出。不仅如此，在持续的载荷作用下，土层在形变中逐渐变得密实，进而发生固结现象。当负载停止增加时，固结状态下的土层中孔隙压力趋近于零，此时的土体固
【参考文献】
相关期刊论文 前6条
1 张勇;;公路路基沉降及施工控制技术[J];交通世界(建养.机械);2015年08期
2 胡瑾;吴锐;郭帅杰;;孔隙比变量一维固结方程解析理论[J];科学技术与工程;2014年02期
3 甄京山;;曲线拟合法在软土路基沉降预测中的应用[J];公路交通科技(应用技术版);2012年11期
4 陈凯;;路基沉降变形预测方法及应用实例分析[J];城市道桥与防洪;2009年09期
5 魏迎奇,张海霞;基础沉降的灰色预测模型[J];河海大学学报;1998年05期
6 赵维炳;钱家欢;;设置砂井的软粘土地基动力固结[J];港口工程;1985年03期
本文编号：2807558
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