适用于黄土填料高填方路堤的沉降计算方法

发布时间：2017-10-09 03:21

  本文关键词：适用于黄土填料高填方路堤的沉降计算方法

  更多相关文章： 高填方路堤 黄土填料 幂函数 修正的分层总和法 沉降计算 有限元模拟

【摘要】：随着我国经济持续增长,高速公路工程快速发展,在山区建设时,高填方路堤结构形式不可避免,成为道路工程中常见的形式之一,以黄土为主要填料的高填方路堤也常常出现。对于高填方路堤,在填料自重作用下引起的的堤身压缩量也不容忽视。因此,为保证路堤安全运行,有必要对高填方路堤的自身沉降进行研究。国内外大量学者已对路基的沉降计算方法有了一定研究,但针对黄土填料高填方路堤的沉降计算方法还未有统一、完善、可靠的理论计算方法,还需进一步研究与探讨。本文为探究黄土填料高填方路堤沉降的准确计算方法,以山西太原阎家峰高填方路堤为依托,总结前人研究成果的基础上,主要分别从室内土工试验、现场原位沉降监测、有限元模拟分析三方面展开研究工作。具体内容及结论如下:1.黄土填料的变形特性。对压实黄土进行了击实试验、固结压缩试验等来分析黄土填料的力学特性,研究了压实黄土的各项物理指标和变形参数。分析了含水量与压力对黄土填料压缩变形系数的影响,随着含水量、压力的增大,压缩变形系数增加。2.Es-P曲线幂函数拟合公式。通过整理大量压缩试验数据,对压缩模量与各级压力关系曲线分别用对数函数、幂函数、线性函数进行拟合。拟合结果表明:用幂函数拟合的Es-P关系曲线,相关性最好,与实际的Es-P曲线最为符合,用幂函数拟合的公式表示为Es=aPb。3.黄土高填方路堤自身沉降计算公式。分析总结了常用计算方法的不足和缺陷,应用压缩模量与压力Es-P幂函数拟合公式,考虑了路堤分层填筑的特点及压缩模量随实际压力区间变化的规律,提出了一种基于幂函数拟合Es-P曲线的分层总和法计算方法。4.黄土高填方路堤沉降的原位监测。对路堤进行了长达约400天的沉降原位监测,并采集了大量的实测数据,探讨黄土高填方路堤的沉降变形规律,并与沉降计算值进行了比较、分析。通过实测值与计算值比值结果,提出了适合本黄土填料高填方路堤的与填方深度有关的沉降修正系数公式:。从而使修正后的幂函数分层总和法,可作为一种简便、可靠且在类似黄土填料高填方路堤沉降计算中值得推广的实用方法。5.有限元补充分析高填方路堤的沉降规律。运用ABAQUS有限元软件建立了实际工程的路堤模型,对黄土填料高填方路堤的沉降变形与规律进行了有限元补充分析。模拟分析发现:路堤的竖向位移在中心点处变形最大,且变形最大位置在距路堤底部1/3~1/2处。路堤边坡的侧向位移沿路堤高度呈近似“抛物线”变化的形式,最大侧向变形发生在靠近路堤边坡距底部1/3~1/2位置处。通过运用有限元模拟路堤的分层填筑过程,对于指导高填方路基的设计与修建及其沉降控制提供了重要的参考价值。
【关键词】：高填方路堤 黄土填料 幂函数 修正的分层总和法 沉降计算 有限元模拟
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.12
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 高填方路堤的特点及沉降影响因素12-13
• 1.2.1 高填方路堤的概念与特点12-13
• 1.2.2 路堤自身沉降的影响因素13
• 1.3 黄土填料的特性13-14
• 1.4 沉降计算方法研究现状14-25
• 1.4.1 分层总和法15-18
• 1.4.2 割线模量法18-19
• 1.4.3 按应力路径计算法19
• 1.4.4 有限元数值分析法19-20
• 1.4.5 工程拟合沉降计算法20-23
• 1.4.6 现场监测试验研究法23-25
• 1.5 研究目的及意义25
• 1.6 主要研究内容25-29
• 第二章 黄土填料的室内试验研究29-47
• 2.1 工程背景29-31
• 2.1.1 地质条件29-30
• 2.1.2 施工方法30-31
• 2.2 黄土填料土工试验研究31-46
• 2.2.1 基本物理力学参数31-32
• 2.2.2 黄土填料的的压实特性的研究32-37
• 2.2.3 黄土填料的压缩性的研究37-46
• 2.3 小结46-47
• 第三章 黄土填料高填方路堤沉降计算方法的研究47-55
• 3.1 高路堤沉降的组成47
• 3.2 路堤自身沉降的研究47-48
• 3.3 适用于黄土填料高填方路堤沉降计算方法的研究48-51
• 3.3.1 路堤内部应力的计算48-50
• 3.3.2 基于幂函数拟合的改进分层总和法计算公式50-51
• 3.4 沉降计算方法的应用51-52
• 3.5 小结52-55
• 第四章 黄土填料高填方路堤的沉降观测分析55-75
• 4.1 沉降变形观测目的与内容55-65
• 4.1.1 观测目的55-56
• 4.1.2 观测方案56-64
• 4.1.3 监测内容及方法64-65
• 4.2 现场沉降观测结果与分析65-70
• 4.2.1 各典型断面沉降观测结果与分析65-69
• 4.2.2 断面K4+050横向监测结果与分析69-70
• 4.3 计算值与实测值对比分析70-71
• 4.4 沉降修正系数公式71-72
• 4.5 小结72-75
• 第五章 有限元补充分析75-83
• 5.1 路堤模型的建立75-76
• 5.2 有限元分析基本假定76-77
• 5.3 分层模拟施工步骤77-78
• 5.4 分层模拟结果及分析78-81
• 5.4.1 垂直应力云图78
• 5.4.2 竖向位移云图78-80
• 5.4.3 水平位移云图80-81
• 5.5 有限元分析结果与实测结果对比分析81
• 5.6 小结81-83
• 第六章 结论与建议83-87
• 6.1 结论83-84
• 6.2 路堤施工建议84-85
• 6.3 展望85-87
• 参考文献87-93
• 致谢93-94
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文94

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本文编号：997887