沿海公路加筋地基动力特性研究

发布时间：2017-09-09 22:43

  本文关键词：沿海公路加筋地基动力特性研究

  更多相关文章： 沿海公路 软土地基 土工合成材料 动三轴试验 动弹性模量 动阻尼比

【摘要】：沿海公路地基与一般公路地基相比有其特殊性,沿海地区有较多的软土分布,软土具有高含水量、低密度、高液限、高压缩性及高灵敏度等特点,工程性质差。公路交通荷载是一种循环动荷载,建在软土地基之上的公路投入使用后,在交通荷载的长期作用下很容易产生较大的变形和沉降。应用土工合成材料加筋技术进行公路软土地基的处理是一种行之有效的方法,不仅可以增强路基的整体稳定性,还能减小道路的不均匀沉降。目前国内外对于公路的研究和设计多集中在静力荷载作用方面,对于考虑动荷载作用下公路的受力特性和变形的相关研究还很少,而针对土工合成材料加筋软土地基在循环荷载作用下的动力特性的研究则更少,理论水平远落后于工程实践。本文以青岛沿海公路淤泥质软土地基为研究对象,以循环荷载作用下软土的动弹性模量和动阻尼比为研究内容,对加筋软土地基的动力特性进行试验研究,并通过有限元软件模拟分析软基路堤在动荷载作用下的变形沉降特点,从而为软土地基上公路的设计和土工合成材料加筋技术在软土地基公路工程中的应用奠定更好的理论基础。论文的主要内容和结论如下:(1)通过室内土工试验得出试验所取的青岛沿海地区软土具有含水量高,孔隙比大,压缩性高,抗剪强度低等工程特性,属于典型的第四纪淤泥质软粘土。(2)对不同围压(50、100、150KPa)、不同加筋条件下的软土试样分别进行动三轴试验,结果表明:相同固结围压条件下,不同加筋条件的软土试样的动弹性模量都随着动应变的增大而减小,动阻尼比都随着动应变的增大而增大;动应变水平一致的条件下,不同加筋条件的软土试样的动弹性模量都随着围压的增大而增大,动阻尼比都随围压的增大而减小。(3)试验结果分析表明,铺设砂垫层并加筋的方式可提高软土的动弹性模量和阻尼比,加二层筋时,筋材的的作用未能完全发挥,效果相对于一层筋提高的不多,所以工程中实际加筋层数需根据工程条件进行优化设计确定。(4)通过ABAQUS有限元软件对四种不同加筋方案下路堤施工加载引起的软基路堤的变形沉降进行了模拟计算,结果表明:在路堤和软土地基交界处仅铺设砂垫层对于减小路堤沉降和侧向位移的作用很小;铺设一层土工格栅和砂垫层后,可以明显减小路堤的竖向沉降并约束路堤的侧向变形;若砂垫层厚度不大,只增加筋材铺设层数,加筋效果提高不明显。(5)采用两层土工格栅包裹砂垫层的方法对软土地基进行处理能够明显减小在交通荷载作用下路堤的整体沉降和路面的不均匀沉降,从而可以保证路堤的整体稳定性和行车安全。
【关键词】：沿海公路 软土地基 土工合成材料 动三轴试验 动弹性模量 动阻尼比
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.1
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 研究的背景与意义13-14
• 1.2 土工合成材料在软土地基公路工程中的应用14-15
• 1.3 软土和加筋软土地基的动力特性研究现状15-17
• 1.3.1 软土动力特性研究现状15-16
• 1.3.2 加筋软土地基的动力特性研究现状16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第2章 沿海公路软土地基的工程地质特性19-31
• 2.1 软土的分布及类型19
• 2.2 软土的工程特性19-20
• 2.3 沿海地区软土的物理力学指标试验20-22
• 2.4 公路软土地基的危害性及一般处理方法22-23
• 2.5 土工合成材料加筋技术处理软土地基的理论研究23-29
• 2.5.1 土工合成材料的种类及作用23-25
• 2.5.2 加筋垫层路堤的结构形式25-26
• 2.5.3 软基上加筋垫层路堤的设计理论26-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第3章 软土和加筋软土的动力特性试验研究31-47
• 3.1 概述31
• 3.2 土的动力特性试验概述31-34
• 3.2.1 振动三轴试验32-34
• 3.2.2 共振柱试验34
• 3.3 土的动力特性理论研究34-38
• 3.3.1 土动力特性与应变幅值的关系34-35
• 3.3.2 土的动力特性参数测定35-38
• 3.4 振动三轴试验设备与工作原理38-40
• 3.5 试验方案40-43
• 3.5.1 试验材料40-41
• 3.5.2 试验方法41-43
• 3.6 试验准备及试验过程43-46
• 3.6.1 试样制备43-44
• 3.6.2 仪器的标定及试验过程44-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第4章 软土和加筋软土的动力特性试验结果分析47-65
• 4.1 动应力与动应变的关系47-49
• 4.2 动弹性模量与动应变的关系49-53
• 4.2.1 淤泥质软土试样的动弹性模量与动应变的关系49-50
• 4.2.2 砂垫层试样的动弹性模量与动应变的关系50-51
• 4.2.3 一层加筋试样的动弹性模量与动应变的关系51-52
• 4.2.4 二层加筋试样的动弹性模量与动应变的关系52-53
• 4.3 动阻尼比与动应变的关系53-57
• 4.3.1 淤泥质软土试样的动阻尼比与动应变的关系53-54
• 4.3.2 砂垫层试样的动阻尼比与动应变的关系54-55
• 4.3.3 一层加筋试样的动阻尼比与动应变的关系55-56
• 4.3.4 二层加筋试样的动阻尼比与动应变的关系56-57
• 4.4 最大动弹性模量与最大动阻尼比57-58
• 4.5 动弹性模量的影响因素分析58-61
• 4.5.1 应变水平对动弹性模量的影响58-59
• 4.5.2 围压对动弹性模量的影响59-60
• 4.5.3 加筋条件对动弹性模量的影响60-61
• 4.6 动阻尼比的影响因素分析61-63
• 4.6.1 应变水平对动阻尼比的影响61
• 4.6.2 围压对动阻尼比的影响61-62
• 4.6.3 加筋条件对动阻尼比的影响62-63
• 4.7 本章小结63-65
• 第5章 软土地基加筋路堤的有限元分析65-75
• 5.1 概述65
• 5.2 软土地基加筋路堤有限元数值模拟研究现状65-66
• 5.3 ABAQUS有限元软件概述66-67
• 5.3.1 ABAQUS基本介绍66
• 5.3.2 ABAQUS在岩土工程中的适用性66-67
• 5.4 软基土工格栅加筋路堤计算模型的建立67-68
• 5.4.1 土体本构关系67
• 5.4.2 土工格栅本构关系67-68
• 5.4.3 接触面本构关系68
• 5.5 计算模型的建立68-73
• 5.5.1 软基加筋路堤模型与网格划分68-69
• 5.5.2 荷载设置及加筋方案选取69-70
• 5.5.3 数值模拟计算结果及分析70-73
• 5.6 本章小结73-75
• 第6章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作83-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈宝;郭家兴;李池龙;;交通荷载下石灰改良软土路基的动力特性试验研究[J];路基工程;2014年05期

2 张向东;刘家顺;张虎伟;;循环荷载作用下软土动力特性试验研究[J];公路交通科技;2014年05期

3 汪益敏;徐超;;软土地基土工合成材料加筋堤的理论研究与设计方法[J];长江科学院院报;2014年03期

4 范卫琴;乐旭东;王洪艳;苏万鑫;;土工格栅在软土路基中应用效果的数值模拟[J];三明学院学报;2012年04期

5 丁伯阳;张勇;;杭州第四系软土动力特性试验与土结构性影响的探讨[J];岩土力学;2012年02期

6 柳艳华;黄茂松;李帅;;循环荷载下结构性软黏土的各向异性边界面模型[J];岩土工程学报;2010年07期

7 魏星;黄茂松;;交通荷载作用下公路软土地基长期沉降的计算[J];岩土力学;2009年11期

8 张勇;孔令伟;郭爱国;李雄威;;循环荷载下饱和软黏土的累积塑性应变试验研究[J];岩土力学;2009年06期

9 张兴强;梁艳平;梁英慧;;交通荷载作用下软土地基的土工格栅加筋效应分析[J];中国公路学报;2009年02期

10 刘飞禹;蔡袁强;徐长节;王军;;交通荷载作用下软基加筋道路变形机制研究[J];岩土力学;2009年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘飞禹;交通荷载作用下软土地基动力特性及加筋道路动力响应研究[D];浙江大学;2007年

，

本文编号：823202