【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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　　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(duì)高速公路設(shè)計(jì)與施工具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值?！　”疚慕Y(jié)合江蘇地區(qū)高速公路建設(shè)，對(duì)區(qū)域性粉土進(jìn)行了大量室內(nèi)試驗(yàn)工作，系統(tǒng)研究了粉士的工程特性。從提高粉土本身的強(qiáng)度著手，同時(shí)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(jī)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(yàn)、正交試驗(yàn)、優(yōu)化試驗(yàn)和多種穩(wěn)定材料的對(duì)比試驗(yàn)，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(shí)體試驗(yàn)，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(duì)粉土路基邊坡的特性，通過室內(nèi)外試驗(yàn)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(zhǎng)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(jìn)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(jì)的變化規(guī)律。運(yùn)用FLAC3D中的FISH語(yǔ)言編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，分析了交通荷載作用下穩(wěn)定粉土路基的三維動(dòng)力響應(yīng)，研究了土體參數(shù)對(duì)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(jì)方案時(shí)的變形和應(yīng)力，確定了最優(yōu)設(shè)計(jì)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(duì)粉土路基穩(wěn)定出現(xiàn)的問題，從增強(qiáng)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(jī)理。通過大量的室內(nèi)外試驗(yàn)，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(jià)比?！　?．成功研制了適合于粉土路基邊坡防護(hù)的液體固化劑(SEU-1型)，該固化劑不僅能有效地防護(hù)粉土路基邊坡沖刷破壞，而且能有助于植物的生長(zhǎng)。　　3．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(yùn)用尼』尸軟件中的FISH語(yǔ)言編制了相應(yīng)的計(jì)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(duì)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(duì)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(diǎn)?！　?．對(duì)鹽通高速公路穩(wěn)定粉土路基的不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了動(dòng)、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(shí)最小，其次為方案7，方案1、3、5計(jì)算結(jié)果相近；在壓實(shí)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?。辉诤奢d作用點(diǎn)應(yīng)力最大，但隨著深度應(yīng)力很快衰減：在動(dòng)力荷載下，由于阻尼的存在，路基中不同深度處的位移隨時(shí)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(dá)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(shí)土)為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案?！　?

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