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特大型泥石流淤埋路段公路快速修复技术

作　者: 钟盈
导　师: 陈洪凯；唐红梅
学　校: 重庆交通大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 公路泥石流沉积物固结机理承载力应急修复技术
分类号: U418
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

泥石流是西部山区公路的主要地质病害，体现在公路路基、路面、桥涵及防护结构被泥石流冲击破坏和淤埋损毁两方面，分别约占60%和40%。近10年来，中国西部有50余座桥梁、涵洞在被泥石流淤埋后逐渐毁损破坏，然而迄今，泥石流对公路建构筑物的淤埋毁损机理尚不清楚，本项目于2008年由四川省科技厅立项，通过近3年的深入研究，结合团队前期研究，取得创新性成果如下：1.构建了泥石流试验模型，并据此进行了天山泥石流淤埋桥梁模型试验。通过模型试验，验证了泥石流沉积过程中固结力的存在性。2.基于泥石流两相流理论，分析了泥石流沉积物固结的力学机理。并在Terzaghi一维固结理论的基础上，结合Bingham流变模型建立了泥石流沉积物的超孔隙水压力、固结度及沉降压缩量随固结时间和沉积体尺寸相变化的固结公式，并通过室内固结试验验证了该公式的正确性和可行性。因此，运用这些计算结果并结合现场勘察资料，可以更快速准确的制定出合适的公路泥石流淤埋灾害应急减灾方案。3.以室内微型压缩试验为基础，建立了泥石流沉积物承载力与固相比、含水量之间的数学关系式，简化了野外测量泥石流沉积物地基承载能力的过程。4.根据得出的粘性泥石流沉积物固结与承载力变化规律，建立了泥石流暴发后淤埋路段公路交通快速恢复成套技术，如泥石流淤埋路段应急通行承载伞、战备浮桥，并构建其详细的施工工法和设计步骤，推广应用后可使公路交通恢复时间变为3～5天，比现在所需恢复时间缩短3倍以上。5.以新疆天山公路K631泥石流淤埋灾害为治理对象，运用应急承载伞技术进行设计计算，结果证明该技术可以很好地运用到工程实践之中。另外，运用有限元软件ADINA在三维上对泥石流沉积物与战备浮桥的耦合结构进行了数值模拟，比较清晰地反映了泥石流淤埋路段战备浮桥的应力变形过程，并且得到了和实际情况比较相符的结果。更重要的是，在数值仿真过程中定性地揭示了泥石流沉积体与战备浮桥浮墩作用的细节过程。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章概述  8-17
  1.1 研究背景、目的和意义  8-9
  1.2 泥石流沉积物国内外研究现状及评述  9-15
  1.3 研究思路、内容及技术路线  15-17
    1.3.1 研究思路及内容  15
    1.3.2 技术路线  15-17
第二章公路泥石流沉积物淤埋试验  17-26
  2.1 泥石流淤埋结构物试验模型  17-19
  2.2 泥石流淤埋结构物试验结果及分析  19-25
    2.2.1 应变仪数据采集  19-21
    2.2.2 应变仪通道的选取与数据分析  21-23
    2.2.3 压力盒数据及分析  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章泥石流沉积物的固结力学机理  26-44
  3.1 泥石流沉积物的固结机理分析  26-29
    3.1.1 泥石流两相流模型  26-27
    3.1.2 泥石流沉积物固结的机理  27-29
  3.2 泥石流沉积物的固结力学关系  29-39
    3.2.1 非饱和区应力- 应变状态分析  29-33
    3.2.2 饱和区应力- 应变状态分析  33-39
  3.3 模型试验验证  39-43
    3.3.1 试验步骤  39-40
    3.3.2 试验分析  40-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章泥石流沉积物承载力变化规律  44-55
  4.1 地基承载力计算的常用方法  44-45
  4.2 泥石流沉积物承载力变化规律试验  45-47
  4.3 泥石流沉积物承载力变化规律试验数据分析研究  47-54
    4.3.1 泥石流沉积物承载力与固相比之间的关系  47-50
    4.3.2 泥石流沉积物承载力与含水量之间的关系  50-52
    4.3.3 泥石流沉积物承载力与固相比、含水量两者之间的综合关系  52-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章泥石流淤埋路段公路交通快速修复技术  55-67
  5.1 软弱路基表层承载结构  55-66
    5.1.1 泥石流淤埋路段应急通行承载伞  56-61
    5.1.2 泥石流淤埋路段战备浮桥  61-66
  5.2 本章小结  66-67
第六章公路泥石流淤埋修复工程算例  67-80
  6.1 工程概况  67-68
  6.2 K631泥石流淤埋路段应急修复技术——应急承载伞  68-79
  6.3 本章小结  79-80
第七章泥石流沉积物-战备浮桥耦合数值仿真  80-93
  7.1 流- 固耦合原理  80
  7.2 泥石流沉积物-战备浮桥耦合模型及参数  80-83
    7.2.1 泥石流沉积物-战备浮桥耦合物理力学模型  80-81
    7.2.2 泥石流沉积物- 战备浮桥耦合数值仿真模型的选择  81
    7.2.3 耦合模型的建立及其参数  81-83
  7.3 浮桥墩变形过程仿真  83-91
    7.3.1 三维模型尺寸与网格划分  83-85
    7.3.2 三维模型的荷载施加与时间步的建立  85-86
    7.3.3 三维流-固耦合模型分析与计算  86-91
  7.4 本章小结  91-93
第八章结论与建议  93-95
  8.1 结论  93-94
  8.2 建议  94-95
致谢  95-96
参考文献  96-100
附件1：学位申请人在攻读学位期间科研及论著情况  100

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