昔格达层填筑路堤本体离心模型试验研究

发布时间：2017-05-13 17:07

  本文关键词：昔格达层填筑路堤本体离心模型试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着我国经济的快速发展,基础设施建设迎来了前所未有的机遇。中国西部区域山地众多,其中云南、贵州、四川、重庆等地的山地面积占比均超过85%,山地的特殊地形约束,势必会使得西部基础设施的建设进程中涌现大量的高填方路堤工程,保障路基的稳定性对于保证铁路线路运营安全至关重要,因此高填方路基相比一般路基,在填料选择和施工工艺上有更加严格的要求。本文依托成昆铁路攀枝花南站建设,以攀枝花南站DK592+120断面为原型,通过离心模型试验,研究昔格达层填筑路堤本体变形特性和稳定性。试验分为三组,分别考虑不同压实度、边坡坡率和边坡加固措施。对监测点的位移值和土压力值进行了静态采集,得出路堤施工期沉降的规律,预测了各组的工后沉降,分析竖向土压力和侧向土压力与坡面位置的关系。对三组试验的试验过程分别进行了数值模拟,得到0-200g各台阶加速度下路堤的沉降值,并与试验结果进行对比。最后对各组试验对应的实际工况进行了边坡稳定性分析。研究的主要工作、结论如下：(1)通过离心模型试验,得到各组高填方路堤模型施工期的沉降。并得到施工期结束后4年7个月内的工后沉降。各组施工期最大沉降均发生在路基面,其中第一组M1的施工期路基面沉降量最大,为1023mm；第二组M2、第三组M3分别为217mm和179mm。随着压实度的提高,路堤本体的强度不断增大,沉降量减小(2)结合模型试验的初期沉降参数,依据工程经验中的双曲线法进行变形预测,得到0～100年内的工后沉降曲线,可知M1-M3均满足工后沉降不大于200mm的要求。对预测曲线进行分析,可知工后沉降速率M2M3M1,M1组的工后沉降量最小其次是M3,但均满足规范中对路基工后沉降速率的要求。(3)通过分析离心模型试验结果,可知使用土工格栅可以较好的减少填筑期的沉降。在采用三级放坡的高填方路堤中,使用土工格栅可以使土体不同水平位置的侧向应力差异减小,可以有效的限制路堤侧向变形,提高路堤的稳定性,具有良好的工程效果。(4)采用数值模拟方法对试验模型进行了分析,并将数值模拟结果与离心模型试验结果进行了对比。数值模拟与离心模型试验所反映的沉降趋势基本一致,但未能反映出试验中出现的隆起现象。(5)通过计算,得到各组的安全系数。对比分析可知,对于高填方路堤,压实度对其稳定性的影响较坡率更为显著。昔格达层高填方路堤的压实度应达到93%及以上,以满足稳定性要求。
【关键词】：昔格达地层 路堤 离心模型试验 工后沉降 安全系数
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.1
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 选题背景及意义11-13
• 1.3 国内外研究现状13-17
• 1.3.1 昔格达层研究现状13-15
• 1.3.2 离心模型试验研究现状15-17
• 1.4 研究内容和研究路线17-19
• 1.4.1 研究内容17
• 1.4.2 研究路线17-19
• 第2章 土工离心模型试验理论基础19-26
• 2.1 土工离心模型试验的基本原理19-24
• 2.1.1 量纲分析方法19-21
• 2.1.2 相似理论21-23
• 2.1.3 离心模型试验的相似条件的推导23-24
• 2.2 土工离心模型试验技术的应用24-26
• 2.2.1 理论验证或研究24
• 2.2.2 研究解决工程问题24-26
• 第3章 昔格达层高填方路堤离心模型试验26-47
• 3.1 昔格达层高填方路堤原型工况和模拟方法26-27
• 3.1.1 离心试验原型工况情况26
• 3.1.2 原型的现场工程地质与模型填料26-27
• 3.2 离心模型试验设备选取27-29
• 3.2.1 TLJ-2-100g·t土工离心机27-28
• 3.2.2 离心模型箱和模型比例尺的选取28-29
• 3.3 传感器标定及传感器支架设计29-38
• 3.3.1 离心试验传感器及标定29-37
• 3.3.2 位移传感器支架设计及布置图37-38
• 3.4 昔格达层高填方路堤模型设计及试验过程38-43
• 3.4.1 离心模型试验分组38-40
• 3.4.2 离心模型制备安装与试验过程设计40-43
• 3.5 离心试验的误差分析43-46
• 3.5.1 位移误差分析方法44-45
• 3.5.2 位移误差分析结果45-46
• 3.6 小结46-47
• 第4章 昔格达层高填方路堤离心模型试验与结果分析47-69
• 4.1 昔格达层高填方路堤离心模型的变形48-57
• 4.1.1 M1的路堤沉降48-51
• 4.1.2 M2的路堤沉降51-53
• 4.1.3 M3的路堤沉降53-56
• 4.1.4 各组模型的变形对比分析56-57
• 4.2 基于离心试验的昔格达层高填方路堤工后沉降预测57-62
• 4.2.1 离心实验的工后沉降结果57-58
• 4.2.2 工后沉降预测方法与流程58-59
• 4.2.3 工后沉降预测与分析59-62
• 4.3 昔格达层高填方路堤离心试验应力结果分析62-67
• 4.4 小结67-69
• 第5章 昔格达层高填方路堤变形特性的数值模拟69-81
• 5.1 路堤模型试验的数值模拟分析69-78
• 5.1.1 第一组的数值模拟69-72
• 5.1.2 第二组的数值模拟72-76
• 5.1.3 第三组的数值模拟76-78
• 5.2 边坡稳定性分析78-80
• 5.3 小结80-81
• 结论81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目87

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