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【博士】粉土路基穩(wěn)定理論與工程應(yīng)用技術(shù)研究【2006】

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內(nèi)容簡介

  學(xué)科專業(yè):巖土工程  授予學(xué)位:博士  學(xué)位授予單位:東南大學(xué)  學(xué)位年度: 2006年  在粉土地區(qū)的高速公路建設(shè)中,從粉土的基本特性出發(fā),尋求合適的穩(wěn)定材料與穩(wěn)定方法,分析交通荷載作用下穩(wěn)定粉土路基變形特性,對高速公路設(shè)計與施工具有重要的理論意義和實際價值。  本文結(jié)合江蘇地區(qū)高速公路建設(shè),對區(qū)域性粉土進行了大量室內(nèi)試驗工作,系統(tǒng)研究了粉士的工程特性。從提高粉土本身的強度著手,同時考慮粉土的水穩(wěn)定性、抗收縮性等性能,深入研究了粉土的固化機理,提出了粉土固化材料的可能組分:通過室內(nèi)初步選擇試驗、正交試驗、優(yōu)化試驗和多種穩(wěn)定材料的對比試驗,結(jié)合固化劑與粉土相互作用的微觀分析,得到高性能粉土固化劑(SEU一2型)的最佳配比;根據(jù)多種粉土穩(wěn)定材料填筑路堤的實體試驗,摻入4%SEU-2型固化劑的穩(wěn)定粉土路基具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能和路用性能;針對粉土路基邊坡的特性,通過室內(nèi)外試驗工作,研制成功既能有效地防治邊坡沖刷破壞,又能有助于植物生長的液體固化劑(SEU-1型)。論文分析了交通荷載的特性,根據(jù)屈服面和加載面的概念和循環(huán)荷載下土體的變形特征改進了土體經(jīng)典的彈塑性模型,以反映循環(huán)荷載作用下土體變形逐步累計的變化規(guī)律。運用FLAC3D中的FISH語言編制了相應(yīng)的計算程序,分析了交通荷載作用下穩(wěn)定粉土路基的三維動力響應(yīng),研究了土體參數(shù)對路基變形的影響。論文最后還分析了鹽通高速公路采用不同路基設(shè)計方案時的變形和應(yīng)力,確定了最優(yōu)設(shè)計方案。論文主要研究成果包括:  1.系統(tǒng)研究了區(qū)域性粉土的基本特性,針對粉土路基穩(wěn)定出現(xiàn)的問題,從增強粉土穩(wěn)定的膠凝效應(yīng)和填充效應(yīng)出發(fā),深入研究了粉土的固化機理。通過大量的室內(nèi)外試驗,成功研制了適合于區(qū)域粉土穩(wěn)定的新型固化劑(SEU-2型),該固化劑不僅具有良好的物理力學(xué)性能和路用性能,而且具有較高的性價比?! ?.成功研制了適合于粉土路基邊坡防護的液體固化劑(SEU-1型),該固化劑不僅能有效地防護粉土路基邊坡沖刷破壞,而且能有助于植物的生長?! ?.根據(jù)交通荷載作用下道路結(jié)構(gòu)的基本特性,提出了能夠反映土體在重復(fù)荷載作用下變形特性的彈塑性模型,并運用尼』尸軟件中的FISH語言編制了相應(yīng)的計算程序,分析了土體的阻尼參數(shù)、彈性模量、粘聚力和內(nèi)摩擦角等參數(shù)對土體位移的影響。在單次半正弦荷載作用下,殘余位移和土體的最大位移及其比值都隨士體的阻尼參數(shù)、彈性模量、粘聚力和內(nèi)摩擦角的增加而減小,在這些參數(shù)中,以粘聚力和內(nèi)摩擦角對位移的影響最顯著。在重復(fù)荷載作用下,土體在最初幾次加卸載循環(huán)中的殘余變形較大,隨著循環(huán)次數(shù)的增加,加載壓縮和卸載回彈變形逐漸接近,土體逐步表現(xiàn)出彈性變形的特點?! ?.對鹽通高速公路穩(wěn)定粉土路基的不同設(shè)計方案進行了動、靜荷載下路基的變形和應(yīng)力分析。在靜力荷載下,路面位移和天然土層頂面處的應(yīng)力在方案2時最小,其次為方案7,方案1、3、5計算結(jié)果相近;在壓實土層頂面和天然土層頂面,不同方案的位移分布特征及大小順序與路面相同,但數(shù)值較小;在荷載作用點應(yīng)力最大,但隨著深度應(yīng)力很快衰減:在動力荷載下,由于阻尼的存在,路基中不同深度處的位移隨時間迅速衰減,并具有相似的變化過程,不同方案的路基在2.5s后基本都達到應(yīng)力穩(wěn)定。綜合分析,方案3(二灰土底基層+20cm 4%固化劑+40cm 6%石灰+壓實土)為最優(yōu)設(shè)計方案。  

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發(fā)布:2007-11-24 12:38    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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