高含石量土石混合体高填方边坡稳定性与变形研究

发布时间：2017-09-13 21:34

  本文关键词：高含石量土石混合体高填方边坡稳定性与变形研究

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【摘要】：随着我国西部地区经济的不断发展,西部山区机场新(扩)建工程的数量越来越多、规模越来越大,山区机场建设面临的工程问题越来越突出,其中主要的工程问题之一是高填方体的稳定性问题与变形问题。土石混合体体作为山区机场填方体的主要填料,具有强度高、变形小等优点,越来越受工程人员青睐,然而对土石混合体的研究尚不成熟,土石混合体的强度特性与变形特性是当今岩土工程研究的热点问题。本文以重庆江北机场第三跑道填方工程为依托,通过室内剪切试验研究不同密实度土石混合填料的剪切特性;基于现场强夯试验分析了不同夯击能和不同填料填方地基的夯击特性;基于青山沟地区复杂地形三维模型,采用数值模拟方法模拟填方施工过程,揭示了青山沟地区填筑体的稳定性与变形特性。本文的主要研究成果如下:(1)土石混合填料的密实度越大,法向应力越低,越容易发生剪胀效应;反之,容易发生剪缩效应。密实度越大,法向应力越低,越容易出现剪切峰值。高密实度低法向应力下表现为为剪切软化模型;低密实度高法向应力下表现为剪切硬化模型。土石混合填料剪切曲线主要有硬化型、软化型和近似理想弹塑性型三种形状,剪切曲线的形状与填料的密实度和法向应力密切相关。(2)随着密实度的增加,填料粘聚力增加显著,密实度从92%增加到96%后粘聚力增加了118.8%;填料的内摩擦角受密实度变化影响不显著。(3)原地基与填筑体强夯累计夯沉量S与n+1(n为夯击次数)均呈明显的对数关系,即:naS+=)1ln(,其中a为常数。(4)对重庆江北机场青山沟地区原始地基而言,随着夯击能量增加(2000kN.m~5000 kN.m),原地基变形模量与重动力触探击数和剪切波速均呈线性增加趋势。基于《成都地区建筑地基基础设计规范》提出的砂卵石载荷地基试验与超重型动力触探结果经验公式,对重庆江北机场土石混合填料强夯后地基变形模量与超重型重力触探击数关系式进行修正,得出E_0=2.7N120+12。(5)尽管青山沟地区底部有一层强度较弱的粉质粘土层,但由于山体对填筑体底部约束作用较强,青山沟底部稳定性较好;由于约束较弱,沟谷中心处标高330.0m~360.0m填筑体的位移较大。标高360.0m以上填筑体填筑时,上部填筑体坡脚处向渝邻高速侧滑移量大且随着填筑过程的进行增量较大,标高360.0m上部填筑体会对标高360.0m以下填筑体产生推动作用。
【关键词】：高填方体 土石混合填料 剪切试验 强夯处理 高含石量
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V351
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 山区机场建设特点11-12
• 1.3 国内外研究现状12-19
• 1.3.1 土石混合体分类12-13
• 1.3.2 土石混合体力学特性13-15
• 1.3.3 土石混合体研究方法15-16
• 1.3.4 土石混合体破坏机理16-17
• 1.3.5 高填方复杂地形边坡研究现状17-19
• 1.4 主要研究内容和技术路线19-21
• 1.4.1 研究内容19
• 1.4.2 研究的技术路线19-21
• 2 工程概况21-30
• 2.1 工程背景21-23
• 2.2 工程地质水文条件23-26
• 2.2.1 地形地貌23-24
• 2.2.2 地质构造24-25
• 2.2.3 地层结构25
• 2.2.4 水文特征25-26
• 2.3 土石方工程特点26-29
• 2.4 场区建设分析面临的主要问题29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 土石混合体剪切特性试验研究30-48
• 3.1 试验原理30-31
• 3.2 样品采集及试样制备31-35
• 3.2.1 样品采集31-32
• 3.2.2 填料组分分析32-34
• 3.2.3 试样制备34-35
• 3.3 试验设备及方案35-38
• 3.3.1 试验设备35-36
• 3.3.2 剪切试验方案及步骤36-38
• 3.4 试验结果及分析38-47
• 3.4.1 压实度对剪切特性的影响38-39
• 3.4.2 法向应力对剪切特性的影响39-40
• 3.4.3 剪切过程体积变化机理40-42
• 3.4.4 不同剪切曲线形状形成机理42-43
• 3.4.5 剪切强度分析43-45
• 3.4.6 剪切破坏机理分析45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 高含石量地基强夯特征48-67
• 4.1 强夯加固机理48-49
• 4.2 试验布置49-51
• 4.2.1 试验分区49-50
• 4.2.2 处理方法50-51
• 4.3 原地基不同能级强夯特征51-59
• 4.3.1 不同夯击能强夯沉降特点51-52
• 4.3.2 夯击前后干密度及压缩模量变化特点52-54
• 4.3.3 重型动力触探试验54-55
• 4.3.4 压实度与固体体积率特点55-56
• 4.3.5 地基承载力特征56-57
• 4.3.6 强夯后地基剪切波速变化规律57-58
• 4.3.7 夯击效果相关性分析58-59
• 4.4 土石混合填筑体强夯特征59-66
• 4.4.1 不同填料夯击累计沉降特征59-61
• 4.4.2 不同填料地基超重型动力触探击数61-62
• 4.4.3 不同填料地基压实度与固体体积率62
• 4.4.4 不同填料地基承载力特点62-64
• 4.4.5 不同填料地基剪切波速64-65
• 4.4.6 夯击效果相关性分析65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 稳定性与变形三维数值分析67-97
• 5.1 三维模型建立67-70
• 5.1.1 Flac简介67-69
• 5.1.2 建模方法69-70
• 5.2 高填方体失稳标准70
• 5.3 青山沟填方区处理方案70-78
• 5.3.1 填筑方案70-73
• 5.3.2 模型建立73-75
• 5.3.3 计算模型及参数选取75-76
• 5.3.4 弹性模量参数反算76-78
• 5.4 计算结果及分析78-94
• 5.4.1 计算过程78-80
• 5.4.2 位移分析80-92
• 5.4.3 应力分析92-94
• 5.5 破坏机理分析94-95
• 5.6 稳定性评价95-96
• 5.7 本章小结96-97
• 6 密实度对填方体稳定性与变形的影响97-103
• 6.1 密实度对填筑体变形的影响97-98
• 6.2 密实度对青山沟填筑体变形与稳定性影响98-101
• 6.2.1 计算参数选取98
• 6.2.2 不同密实度计算结果对比98-101
• 6.3 结论101-103
• 7 结论及建议103-105
• 7.1 结论103-104
• 7.2 建议104-105
• 致谢105-106
• 参考文献106-110
• 附录110
• A．作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录110
• B．作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目110

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本文编号：846030