黃土高填方路堤沉降變形規(guī)律與計算方法的研究.pdf

1、受自然條件和地理特點的制約，西部山區(qū)高等級公路建設中出現(xiàn)了大量的黃土高路堤。由此而引發(fā)的高路堤沉降變形問題始終備受學術界及工程技術人員的重視。本文在總結國內外研究現(xiàn)狀的基礎上，圍繞黃土高路堤的沉降變形規(guī)律、沉降影響因素和沉降計算等問題，以三處典型黃土高路堤原位試驗為依托，結合室內試驗、離心模型試驗及有限元仿真分析等手段開展了以下研究工作： 1.路堤壓實黃土蠕變特性研究。通過一維固結試驗，研究壓實黃土在各種情況下的次固結特性，探討

2、了固結狀態(tài)、加載時間、加載比對壓實黃土次固結系數(shù)的影響，揭示了次固結系數(shù)與壓縮指數(shù)間的關系。試驗結果表明，隨著固結壓力的變化，壓實黃土的次固結系數(shù)表現(xiàn)出與當前應力狀態(tài)有關的變化規(guī)律。當處于正常固結狀態(tài)時，次固結系數(shù)近似為一常數(shù)，且次固結系數(shù)與壓縮指數(shù)具有很好的相關性；而當超載預壓處理后，次固結系數(shù)隨超載比和超載作用時間不同而變化。其次，進行了不同壓實度、不同含水量情況下一維蠕變試驗，研究了高路堤填土在高應力下的流變特性，在Kelvin模

3、型基礎上得出了變形隨時間和應力變化的計算模型。 2.以三處黃土高路堤為載體，開展了黃土高路堤沉降原位試驗研究。試驗中通過布置沉降杯和壓力盒等測試元件，對路堤施工及工后各過程中路堤橫斷面、填挖交界處，以及路堤填土層間土壓力與位移的變化規(guī)律進行了現(xiàn)場實測和分析。并在此基礎上對黃土高路堤的沉降組成進行了研究。 3.借助離心試驗手段，通過不同路堤斷面形式，不同地形條件下的10組離心模型試驗，著重對黃土高路堤沉降變過程、空間效應對

4、沉降變形規(guī)律的影響及黃土高路堤的濕化特性進行了研究。分析了加載期與穩(wěn)定期沉降變化規(guī)律及其構成變化，并與原位試驗進行對比。 4.基于MARc有限元軟件，從填土高度、邊坡形式、路堤與地基模量、模量比及填土泊松比等方面對路堤沉降的影響展開深入的探討，并分析了各因素對高路堤沉降構成的影響。同時對空間效應的影響及路堤的濕化性狀進行了數(shù)值仿真分析。結果表明，路堤沉降的組成除地基沉降外，主要是路堤自身的壓縮變形量，而由填土高度、土體泊松比及路

5、堤邊坡形式等因素引起的側向變形對路堤沉降也有較大的影響?？臻g效應對路堤沉降及土體應力分布產(chǎn)生一定影響，濕化將引起路堤局部應力水平的提高，從而產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)。 5.黃土高路堤自身壓縮沉降計算及工后蠕變計算的研究。首先在一維分層總和法中引入壓縮模量隨填土應力變化時的修正表達式，使路堤沉降計算時能夠考慮到不同土層壓縮模量因填土荷載增加的變化的情況；其次針對高路堤填土變形的特性，提出了側向變形影響的修正系數(shù)K表達式，使得高路堤沉降與路堤高