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公路路基硬壳层的工程特性及利用研究

作　者: 樊友杰
导　师: 郭爱国
学　校: 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 硬壳层壳体效应载荷试验动力触探承载力特性应力扩散
分类号: U416.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 128次
引　用: 2次
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内容摘要

本文以湖南湖区某公路路基硬壳层其下卧软土为研究对象,以室内试验、现场试验和数值分析为研究手段,对硬壳层及其下卧软土的变形、强度和承载特性进行了较为系统的研究。首先,分析研究了软土硬壳层的成因和基本工程特性,在室内开展了硬壳层及其下部软土的固结、渗透、三轴剪切试验,分析了硬壳层及其下卧软土软物理力学特性的差异,阐明了硬壳层与其下卧软土的内在联系机理。其次,在现场开展了不同厚度的硬壳层和软土的平板载荷试验和动力触探试验,并在相应土层中的不同部位埋设了土压力盒与孔隙水压力传感器,观测土压力及孔隙水压力随上部荷载的变化规律,分析研究硬壳层的壳体效应(扩散作用)、封闭作用、对沉降的滞后作用、支撑作用和反压护道作用,并提出了采用静力触探快捷确定硬壳层及其厚度的方法。然后,利用数值模拟的方法,研究了硬壳层的物理力学参数对应力分布的影响。结果发现：对于硬壳层应力扩散影响因素主要为硬壳层的厚度、压缩模量与泊松比,竖向应力扩散影响因素大小依次：厚度>压缩模量,泊松比不影响竖向应力分布；水平应力扩散影响因素大小依次：泊松比>厚度>压缩模量；综合考虑,总的应力扩散作用因素大小依次为厚度>压缩模量>泊松比。最后,根据已有工程利用硬壳层的实例,给出了利用硬壳层的条件及解决硬壳层软土地基工程实践问题的技术方法,讨论分析了在利用硬壳层的过程中出现的沉降过大时应采取的工程措施及施工过程中的注意要点,并对人造硬壳层技术进行了分析总结。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 问题的背景与研究意义  11-12
  1.2 硬壳层路基国内外研究现状  12-19
    1.2.1 理论研究  12-13
    1.2.2 模型试验研究  13-14
    1.2.3 工程实践研究  14-16
    1.2.4 数值模拟研究  16-17
    1.2.5 工程利用研究  17-19
  1.3 本文的研究内容  19-21
第二章硬壳层的形成原因及基本物理力学性质研究  21-35
  2.1 工程概况  21
  2.2 硬壳层的成因分析  21-25
    2.2.1 地下水位沉降成因  22-24
    2.2.2 化学风化成因  24
    2.2.3 胶结成因  24-25
    2.2.4 淋滤成因  25
  2.3 硬壳层的物理力学特性试验研究  25-33
    2.3.1 室内物理试验说明  25-26
    2.3.2 土样物理性指标  26
    2.3.3 土样分类  26-27
    2.3.4 渗透性特性  27-28
    2.3.5 静止侧压力系数  28-29
    2.3.6 固结特性研究  29
    2.3.7 强度特性  29-33
  2.4 本章小结  33-35
第三章硬壳层工程特性现场试验研究  35-73
  3.1 实施方案及目的  35-36
  3.2 平板载荷试验  36-58
    3.2.1 试验设备  36-37
    3.2.2 试验操作步骤  37-39
    3.2.3 试验结果分析  39-58
  3.3 动力触探试验  58-61
  3.4 静力触探试验  61-62
  3.5 硬壳层与下部软土的联系与区别  62-64
    3.5.1 硬壳层与下部软土的交界面说明  62-63
    3.5.2 软土硬壳层的划分指标  63-64
  3.6 硬壳层路基工程特性概述  64-71
    3.6.1 壳体效应(扩散作用)  64-67
    3.6.2 封闭作用  67-69
    3.6.3 减小沉降与滞后沉降的作用  69-71
    3.6.4 反压护道作用  71
  3.7 本章小结  71-73
第四章硬壳层地基应力分布的数值分析  73-99
  4.1 计算软件简介  73
  4.2 计算模型  73-74
  4.3 数值计算过程及分析  74-97
    4.3.1 模型验证  74-75
    4.3.2 硬壳层厚度对应力分布的影响  75-82
    4.3.3 硬壳层压缩模量对应力分布的影响  82-92
    4.3.4 硬壳层泊松比对应力分布的影响  92-97
  4.4 计算结果分析  97
  4.5 本章小结  97-99
第五章软土硬壳层在工程实践中的利用  99-107
  5.1 硬壳层的利用条件  99
  5.2 修筑路堤时利用硬壳层  99-100
  5.3 硬壳层的施工要点与问题处理措施  100-102
  5.4 人造硬壳层技术  102-103
  5.5 硬壳层对工程的不利影响及防护  103-105
    5.5.1 对基坑支护结构的危害  103
    5.5.2 对既有建筑物的危害  103-104
    5.5.3 对斜交涵洞的危害  104
    5.5.4 对桥台及桥头路基的危害  104-105
  5.6 本章小结  105-107
第六章结论与展望  107-109
  6.1 结论  107-108
  6.2 展望  108-109
参考文献  109-113
硕士研究生就读期间参与科研项目及取得成果  113-114
致谢  114-115

公路路基硬壳层的工程特性及利用研究

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