交通荷载下超固结饱和软粘土特性试验研究

发布时间：2017-06-25 21:08

  本文关键词：交通荷载下超固结饱和软粘土特性试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国作为世界上最大的发展中国家,人口数量居于世界第一,2015年国民生产总值位居世界第二,在如此庞大的经济总量之下,我国GDP增速仍居世界第一。完善的交通基础设施作为经济发展的先决条件,一直以来为历届政府所重视,特别是东南沿海地区,作为中国经济发展的榜样和风向标,对交通基础设施的需求十分强劲。东南沿海地区分布着广泛的软粘土地层,软粘土具有含水量高、压缩性大、强度低的特点,在交通荷载作用下易产生过大的沉降而破坏,增加了交通基础设施运营和维护的难度,影响交通效率,降低行车舒适性。近些年来,工程中广泛采用超载预压方法加固软粘土地基,以降低运营期间软粘土路基在交通荷载下产生的沉降,经过超载预压处理的路基表现出超固结性。本文利用动态空心圆柱系统同时施加轴向应力和剪应力模拟交通荷载,进行空心扭剪试验,研究超固结饱和软粘土在交通荷载下的累积应变、孔压、应力-应变滞回曲线、回弹模量发展特性,对交通荷载下饱和软粘土的理论研究进行补充,为工程当中超固结路基的设计提供依据。本文研究表明,与传统的只存在轴向应力的交通荷载相比,剪应力的存在使土体在交通荷载下的应力路径发生变化,使超固结饱和软粘土的孔压以及累积应变增加,回弹模量下降。本文研究了超固结比对交通荷载下饱和软粘土特性的影响,结果表明,在相同应力路径的交通荷载下,当循环次数相同时,超固结比越大,饱和软粘土的孔压以及累积应变就越小,且饱和软粘土所受到的交通荷载越大,超固结比对孔压、累积应变的影响程度越不明显。在相同应力路径的交通荷载下,超固结比越大,饱和软粘土的弹性特征越明显,相同循环次数下变形模量以及回弹模量越大,且超固结比越小,超固结比的增加对回弹模量的影响就越明显。考虑超固结比对交通荷载下饱和软粘土特性的影响,本文定义了循环应力水平CSL。本文研究了循环应力水平CSL对交通荷载下超固结饱和软粘土特性的影响,结果表明,当循环次数相同时,不同超固结比饱和软粘土的孔压、累积应变、稳定回弹模量随循环应力水平CSL呈现出一致的变化规律,孔压随循环应力水平的增加呈现线性增长,累积应变随循环应力水平的增加呈现指数型增长,稳定回弹模量随循环应力水平的增加呈现线性下降。本文并提出了超固结饱和软粘土在交通荷载下的累积应变和稳定回弹模量预测方程。本文结合温州机场跑道工程实例,计算超固结路基在交通荷载下产生的沉降,并与正常固结路基的沉降值作对比,结果表明超固结路基在交通荷载下的沉降相比正常固结路基减少了50%左右。本文分析了超载预压减小路基沉降的原因,分析了超固结比对路基沉降的影响程度,为超固结路基的设计提供参考依据。
【关键词】：超固结比 交通荷载 累积应变 路基沉降
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究目的和意义10-11
• 1.1.1 课题背景10-11
• 1.1.2 课题研究的目的和意义11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-18
• 1.2.1 交通荷载模拟的研究现状11-12
• 1.2.2 土体在交通荷载作用下本构模型的研究现状12-13
• 1.2.3 交通荷载下路基响应的试验研究现状13-16
• 1.2.4 超固结土的研究现状16-17
• 1.2.5 国内外研究现状综述17-18
• 1.3 本文研究的主要内容18-19
• 第2章 试验仪器及加载方案19-38
• 2.1 引言19
• 2.2 动态空心圆柱系统19-22
• 2.2.1 系统构成19-21
• 2.2.2 系统工作原理21-22
• 2.3 重塑土样制作22-26
• 2.3.1 土粉制取及泥浆调配22-24
• 2.3.2 高压固结24-26
• 2.4 空心圆柱试样制样及安装26-27
• 2.5 试验方案27-29
• 2.6 典型试验结果29-32
• 2.7 剪应力对超固结饱和软粘土特性影响32-37
• 2.7.1 剪应力对应力路径的影响33-35
• 2.7.2 剪应力对超固结饱和软粘土特性的影响35-37
• 2.8 本章小结37-38
• 第3章 超固结比对饱和软粘土特性影响38-48
• 3.1 引言38
• 3.2 超固结比对孔压发展特性的影响38-40
• 3.3 超固结比对累积应变发展特性的影响40-41
• 3.4 超固结比对应力-应变滞回曲线和回弹模量发展特性的影响41-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 超固结饱和软粘土发展特性48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 循环应力水平48-51
• 4.3 孔压发展特性51-53
• 4.4 累积应变发展特性53-59
• 4.5 回弹模量发展特性59-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 超固结路基沉降62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 超载预压原理62
• 5.3 交通荷载下超固结路基沉降62-71
• 5.3.1 工程概况62-64
• 5.3.2 超固结路基抗剪强度64-66
• 5.3.3 路基循环应力水平66-68
• 5.3.4 路基沉降68-71
• 5.4 超载预压减小路基沉降的原因71-72
• 5.5 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-82
• 致谢82

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