水平加筋处治隐伏空洞区的塌陷预警方法研究

发布时间：2017-07-01 11:08

  本文关键词：水平加筋处治隐伏空洞区的塌陷预警方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：路基下隐伏空洞的塌陷是一种常见的地质灾害,突发性的塌陷给行车安全构成了极大的威胁,必须予以妥善处治。目前隐伏空洞区路基常用岩土体加固、刚性跨越等方法进行处治。由于受水文、地质等因素的影响,处治后路基下卧层仍可能继续发育形成空洞,最终导致突发性塌陷再次发生。在这种情况下,既然不能完全避免塌陷再次发生,则对这种突发性塌陷进行预警就具有现实意义。水平加筋法是近年来出现的一种处治隐伏空洞区的方法,该方法兼具预警功能,且国外已有应用实例,但对水平加筋处治隐伏空洞区的塌陷预警方法研究相对不足。本文在室内模型和数值试验对隐伏空洞区水平加筋处治方法研究的基础上,研究了通过车辆振动来对水平加筋处治后道路塌陷进行预警的方法,主要完成了以下工作:(1)鉴于现有研究中对塌陷引起的地表变形特征的分析相对较少,且多采用室内模型试验研究,不便于研究众多变量对地表变形的影响,更无法分析地表变形的特征。首先通过室内模型试验研究了水平加筋体最大竖向变形、地表最大沉降值随路基厚度的变化规律,并将其结果与FLAC3D数值模拟对比,验证数值分析方法的可行性。在此基础上,研究了水平加筋处治隐伏空洞过程中塌陷导致的地表变形及规律。(2)针对现有塌陷预警方法的不足,提出了基于路面-车辆振动分析的塌陷预警模型。为建立该模型,首先分析了不同原因导致的路表不平整几何模型,进而建立了七自由度整车振动分析模型及车辆动力运动方程,并推导了方程的分析步骤。(3)为实现基于车辆振动分析的路基塌陷预警方法,建立隐伏空洞区水平加筋处治的路基数值模型并分析其模型参数,利用MATLAB编程,分析塌陷引起的车辆振动响应,并将与其他原因导致的车辆振动进行对比分析;结合路基数值模型分析参数,研究路基表面变形影响因素对车辆振动的影响,得到车辆振动塌陷预警方法的适用范围。
【关键词】：塌陷 水平加筋 预警方法 车辆振动 数值分析
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U418.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.1.1 塌陷概述11-12
• 1.1.2 塌陷分布范围12
• 1.1.3 塌陷的危害12-13
• 1.2 塌陷处治技术研究现状13-17
• 1.2.1 填充法14
• 1.2.2 刚性跨越法14-15
• 1.2.3 水平加筋法15-16
• 1.2.4 现有处治技术缺陷16-17
• 1.3 塌陷预警技术研究现状17-20
• 1.3.1 预警的概念与分类17
• 1.3.2 塌陷的预警方法概述17-18
• 1.3.3 现有研究不足18-20
• 1.4 本文主要研究内容20-21
• 第2章 基于水平加筋处治技术的塌陷预警方法思路21-33
• 2.1 概述21
• 2.2 塌陷预警的必要性研究21-25
• 2.2.1 未处治土洞塌陷机理及影响因素21-24
• 2.2.2 经处治土洞再次塌陷原因分析24-25
• 2.2.3 塌陷预警必要性分析25
• 2.3 通过水平加筋进行塌陷预警的可行性研究25-30
• 2.3.1 通过水平加筋进行塌陷预警实例25-26
• 2.3.2 塌陷过程中水平加筋体沉降规律研究26-29
• 2.3.3 塌陷过程中地表沉降规律研究29-30
• 2.4 基于车辆振动进行塌陷预警的思路30-32
• 2.4.1 车辆振动与路面几何特征30-31
• 2.4.2 车辆振动预警塌陷的流程31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 塌陷引起的地表变形特征模型研究33-42
• 3.1 室内模型实验33-36
• 3.1.1 试验装置及材料33-34
• 3.1.2 实验基本过程34-35
• 3.1.3 实验结果35-36
• 3.2 数值模型实验36-40
• 3.2.1 FLAC~(3D)简介36-38
• 3.2.2 数值模型38-39
• 3.2.3 数值模型验证39-40
• 3.3 塌陷引起的地表变形特征及规律40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 塌陷区路面-车辆振动分析模型42-50
• 4.1 概述42
• 4.2 路表不平整几何模型42-44
• 4.2.1 路面病害导致的路表变形几何模型42-43
• 4.2.2 路基病害导致的路表变形几何模型43
• 4.2.3 塌陷导致的路表变形几何模型43-44
• 4.3 车辆振动分析模型44-47
• 4.3.1 车辆振动模型44-45
• 4.3.2 车辆动力运动方程45-47
• 4.4 路面-车辆振动响应求解47-49
• 4.4.1 动力响应方程的求解方法47-48
• 4.4.2 Wilson-θ 法求解步骤48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 基于车辆振动分析的路基塌陷预警方法50-61
• 5.1 路面变形的几何参数确定50-53
• 5.1.1 数值模型50-52
• 5.1.2 路基表面变形模型参数52
• 5.1.3 空洞长宽比对模型分析结果的影响52-53
• 5.2 车辆振动对隐伏空洞区路基塌陷的判别方法53-56
• 5.2.1 基本分析参数53-54
• 5.2.2 不同路面几何模型的车辆振动响应特征54-55
• 5.2.3 根据车辆振动响应对不同路面变形的区分方法55-56
• 5.3 车辆振动塌陷预警方法的适用范围研究56-60
• 5.3.1 适用的路基厚度H范围56-58
• 5.3.2 适用的塌陷宽度D范围58-59
• 5.3.3 适用的加筋体模量E范围59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 结论与展望61-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）69

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1 吴从义;水平加筋处治隐伏空洞区的塌陷预警方法研究[D];湖南大学;2016年

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本文编号：505666