季节性浸水软土区路基稳定性研究
发布时间：2021-09-04 15:47
近二十年来,中国企业承担的海外公路建设业务发展迅猛,大规模的公路建设持续推进。非洲、东南亚地区特有的地形、地质、气候及水文等条件,使得在季节性浸水软土地区修筑公路并确保工程质量成为一大难题。本研究旨在探明路基内部含水率周期性变化规律,确定路基在周期性浸水作用下失稳最不利工况,对季节性浸水软土区路基防护与加固措施进行优选与改良,最终克服季节性浸水路基所面临的不利工程技术因素。研究成果对解决在非洲、东南亚等季节性浸水软土地区修筑高速公路难题具有指导作用。在研究过程中,首先依据路基填土土水特征曲线和塑性指数,基于干湿循环土水特征曲线滞回圈预测模型,确定干湿循环作用下填土渗流参数衰变规律。以季节性浸水路基渗流场分析模型为基础,模拟分析了初始状态、水位变动及降雨蒸发对路基内部渗流场的影响。结合干湿循环下非饱和土强度指标劣化规律,建立了浸水路基边坡稳定性分析模型,设置不同初始水位、路基两侧存在固定高差、水位骤降、降雨蒸发循环等边界条件,使用通用极限平衡法计算路基边坡安全系数并探讨多种因素共同下浸水路基失稳规律。在此基础上,建立了季节性浸水路基防护与加固数值模型,基于季节性浸水路基边坡失稳机理,结合...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非洲热带气候分区及降雨量分布图
图 1.2 浸水路基失稳现场图为了克服季节性浸水路基所面临的不利工程技术因素，需要探明路基内部含水率周期性变化规律，结合路基土物理力学性能指标劣化规律，对季节性浸水条件下路基进行稳定性分析，确定路基在周期性浸水作用下失稳最不利工况。针对不利工作状况，采取一定排水及加固措施，以保证路基安全工作，并为其上路面结构进行有效支撑。研究季节性浸水路基内部含水率分布周期性变化规律，确定路基损毁最不利工况，并且给出相应支护与排水措施，可为解决在非洲、东南亚等季节性浸水软土地区修筑高速公路难题提供重要帮助。1.2 国内外研究现状1.2.1 路基土水分迁移研究公路建成后，路基土内部存在液态或气态的水分，在外部环境作用下产生移动，从而改变路基内部含水率，影响路基的强度与稳定性，甚至造成路基与路面直接的水损坏。研究路基土在季节性水位变动迁移规律，是防止路基水损坏，保证高速公路的长期稳定性和路用性能的基础工作。
饱和度依赖性[]，如图2.2 所示。图 2.2 饱和-非饱和土中水分可见渗流路径确定非饱和土的渗透系数，是研究饱和—非饱和土体系统渗流问题的基础。对于非饱和土渗透系数的获取，主要分为直接测定和间接测定两种方法。对于直接测定，根据测定过程中水力梯度的变化与否，可以分为稳态试验方法和非稳态试验方法。间接测定主要实质通过土壤中的其他基本参数推导得出渗透方程，一般是由已有的土体颗分曲线或已知的土水特征曲线转化而来。通过测量或估计的土样的土水特征曲线和饱和渗透系数，估计渗透系数函数，在这个方面，AlonsoE、CoreyandBrooks、VanGenuchten 以及Corey-Green 都提出了自己的公式[6,56,57,58]。2.1.2 体积含水率与基质吸力的关系对于非饱和土这种由土颗粒、孔隙、孔隙中的水组成的土-液-气三相结构，其内部存储的水的体积取决于孔隙气压力与孔隙水压力之间的差值，即基质吸力的大小。描述土体体积含水率与基质吸力之间关系的曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]两侧水位变化时路堤渗流特征及稳定性分析[J]. 张俊荣,陈保国,易贤龙,谭钦文,王坤鹏. 公路交通科技. 2017(02)
[2]湿度影响下的重载交通沥青路面动力响应[J]. 陶泽峰,钱劲松,凌建明,蔡氧. 同济大学学报(自然科学版). 2016(05)
[3]路基土水分扩散和冷凝迁移的室内模拟[J]. 王桂尧,肖侃,黄弈茗. 中南大学学报(自然科学版). 2015(12)
[4]渗透-浸泡耦合作用下沿河路基沉陷机制[J]. 陈洪凯,梁丹. 公路. 2015(12)
[5]干湿循环下南阳膨胀土的土水和变形特性[J]. 孙德安,黄丁俊. 岩土力学. 2015(S1)
[6]水位波动下非饱和心墙土坝体的渗流和稳定性[J]. 陈曦,张训维,陈佳林,金锋,于玉贞. 岩土力学. 2015(S1)
[7]非饱和残积土的土-水特征曲线试验及模拟[J]. 陈东霞,龚晓南. 岩土力学. 2014(07)
[8]季节降雨对非饱和路基水分迁移规律影响的研究[J]. 吕大伟,孙晓立. 路基工程. 2014(02)
[9]多次干湿循环后土-水特征曲线的模拟[J]. 张俊然,许强,孙德安. 岩土力学. 2014(03)
[10]干湿循环条件下路基粘土的强度衰减规律试验研究[J]. 李向阳,胡海波,郭威. 公路工程. 2014(01)
博士论文
[1]滨海水网区高速公路路基长期稳定性研究[D]. 滕文彦.北京交通大学 2011
[2]降雨入渗条件下土坡水土作用机理及其稳定性分析与预测预报研究[D]. 王继华.中南大学 2006
硕士论文
[1]干湿循环下非饱和土持水特性及边坡稳定研究[D]. 叶婷婷.南昌航空大学 2017
[2]富林水库浸水路基的稳定性分析与防护[D]. 舒广志.江西理工大学 2014
[3]干湿循环作用下非饱和粉土路基的工程特性研究[D]. 叶灵敏.郑州大学 2014
[4]考虑土水特性曲线滞回效应的非饱和土抗剪强度研究[D]. 刘亚飞.石家庄铁道大学 2014
[5]软土地基上加筋土挡墙的性能研究[D]. 何燕清.福州大学 2013
[6]山区公路边坡病害处治技术及方案决策研究[D]. 王路.重庆交通大学 2012
[7]干湿循环下夹泥碎石土路基力学特性研究[D]. 陈涵杰.长沙理工大学 2012
[8]含软弱夹层岩质边坡稳定性分析及加固效应研究[D]. 张德佳.重庆交通大学 2010
[9]极限平衡法的边坡稳定分析研究[D]. 刘志楠.合肥工业大学 2006
本文编号：3383550
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非洲热带气候分区及降雨量分布图
图 1.2 浸水路基失稳现场图为了克服季节性浸水路基所面临的不利工程技术因素，需要探明路基内部含水率周期性变化规律，结合路基土物理力学性能指标劣化规律，对季节性浸水条件下路基进行稳定性分析，确定路基在周期性浸水作用下失稳最不利工况。针对不利工作状况，采取一定排水及加固措施，以保证路基安全工作，并为其上路面结构进行有效支撑。研究季节性浸水路基内部含水率分布周期性变化规律，确定路基损毁最不利工况，并且给出相应支护与排水措施，可为解决在非洲、东南亚等季节性浸水软土地区修筑高速公路难题提供重要帮助。1.2 国内外研究现状1.2.1 路基土水分迁移研究公路建成后，路基土内部存在液态或气态的水分，在外部环境作用下产生移动，从而改变路基内部含水率，影响路基的强度与稳定性，甚至造成路基与路面直接的水损坏。研究路基土在季节性水位变动迁移规律，是防止路基水损坏，保证高速公路的长期稳定性和路用性能的基础工作。
饱和度依赖性[]，如图2.2 所示。图 2.2 饱和-非饱和土中水分可见渗流路径确定非饱和土的渗透系数，是研究饱和—非饱和土体系统渗流问题的基础。对于非饱和土渗透系数的获取，主要分为直接测定和间接测定两种方法。对于直接测定，根据测定过程中水力梯度的变化与否，可以分为稳态试验方法和非稳态试验方法。间接测定主要实质通过土壤中的其他基本参数推导得出渗透方程，一般是由已有的土体颗分曲线或已知的土水特征曲线转化而来。通过测量或估计的土样的土水特征曲线和饱和渗透系数，估计渗透系数函数，在这个方面，AlonsoE、CoreyandBrooks、VanGenuchten 以及Corey-Green 都提出了自己的公式[6,56,57,58]。2.1.2 体积含水率与基质吸力的关系对于非饱和土这种由土颗粒、孔隙、孔隙中的水组成的土-液-气三相结构，其内部存储的水的体积取决于孔隙气压力与孔隙水压力之间的差值，即基质吸力的大小。描述土体体积含水率与基质吸力之间关系的曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]两侧水位变化时路堤渗流特征及稳定性分析[J]. 张俊荣,陈保国,易贤龙,谭钦文,王坤鹏. 公路交通科技. 2017(02)
[2]湿度影响下的重载交通沥青路面动力响应[J]. 陶泽峰,钱劲松,凌建明,蔡氧. 同济大学学报(自然科学版). 2016(05)
[3]路基土水分扩散和冷凝迁移的室内模拟[J]. 王桂尧,肖侃,黄弈茗. 中南大学学报(自然科学版). 2015(12)
[4]渗透-浸泡耦合作用下沿河路基沉陷机制[J]. 陈洪凯,梁丹. 公路. 2015(12)
[5]干湿循环下南阳膨胀土的土水和变形特性[J]. 孙德安,黄丁俊. 岩土力学. 2015(S1)
[6]水位波动下非饱和心墙土坝体的渗流和稳定性[J]. 陈曦,张训维,陈佳林,金锋,于玉贞. 岩土力学. 2015(S1)
[7]非饱和残积土的土-水特征曲线试验及模拟[J]. 陈东霞,龚晓南. 岩土力学. 2014(07)
[8]季节降雨对非饱和路基水分迁移规律影响的研究[J]. 吕大伟,孙晓立. 路基工程. 2014(02)
[9]多次干湿循环后土-水特征曲线的模拟[J]. 张俊然,许强,孙德安. 岩土力学. 2014(03)
[10]干湿循环条件下路基粘土的强度衰减规律试验研究[J]. 李向阳,胡海波,郭威. 公路工程. 2014(01)
博士论文
[1]滨海水网区高速公路路基长期稳定性研究[D]. 滕文彦.北京交通大学 2011
[2]降雨入渗条件下土坡水土作用机理及其稳定性分析与预测预报研究[D]. 王继华.中南大学 2006
硕士论文
[1]干湿循环下非饱和土持水特性及边坡稳定研究[D]. 叶婷婷.南昌航空大学 2017
[2]富林水库浸水路基的稳定性分析与防护[D]. 舒广志.江西理工大学 2014
[3]干湿循环作用下非饱和粉土路基的工程特性研究[D]. 叶灵敏.郑州大学 2014
[4]考虑土水特性曲线滞回效应的非饱和土抗剪强度研究[D]. 刘亚飞.石家庄铁道大学 2014
[5]软土地基上加筋土挡墙的性能研究[D]. 何燕清.福州大学 2013
[6]山区公路边坡病害处治技术及方案决策研究[D]. 王路.重庆交通大学 2012
[7]干湿循环下夹泥碎石土路基力学特性研究[D]. 陈涵杰.长沙理工大学 2012
[8]含软弱夹层岩质边坡稳定性分析及加固效应研究[D]. 张德佳.重庆交通大学 2010
[9]极限平衡法的边坡稳定分析研究[D]. 刘志楠.合肥工业大学 2006
本文编号：3383550
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