【摘要】：結(jié)構(gòu)性對軟土的力學(xué)性質(zhì)有顯著影響,在道路工程中往往會因缺乏考慮土的結(jié)構(gòu)性而引起超出預(yù)料的沉降變形問題。本文以京滬高速公路江蘇某區(qū)間路基沉降問題為背景,進行室內(nèi)土工試驗獲得了該路段20m以上土層的物理力學(xué)性質(zhì);提出了一種考慮應(yīng)力歷史的原始土的本構(gòu)參數(shù)和初始狀態(tài)的反演方法;然后利用水土耦合有限元程序GLEAVES分析了土的應(yīng)力歷史、結(jié)構(gòu)性、滲透性、軟土層厚度、塑性應(yīng)變比控制參數(shù)A等對路基沉降的影響,并提出三種沉降控制措施。從上述研究可以得到以下主要結(jié)論:1.從土體物理試驗可以看出該路段20m以上土層均為低液限黏土。固結(jié)試驗和三軸試驗結(jié)果表明2a層、3a層土為超固結(jié)土,初始孔隙比小、三軸剪切有效應(yīng)力路徑沿臨界狀態(tài)線向上走;而4、6層土為結(jié)構(gòu)性軟土,固結(jié)試驗結(jié)果呈現(xiàn)明顯的三段式曲線,三軸試驗呈現(xiàn)應(yīng)變軟化現(xiàn)象。2.堆載應(yīng)力歷史破壞軟土的結(jié)構(gòu)性,對其力學(xué)特性有顯著影響。在缺乏堆載之前原始土的試驗數(shù)據(jù)的情況下,本文提出了一種利用有堆載應(yīng)力歷史的土的固結(jié)試驗數(shù)據(jù)來反推原始土的本構(gòu)參數(shù)的方法。具體來說,首先通過模擬有堆載應(yīng)力歷史的土的固結(jié)試驗數(shù)據(jù)獲得本構(gòu)材料參數(shù),然后進行數(shù)值計算獲得路基填方引起的附加應(yīng)力荷載,接著通過模擬該附加應(yīng)力荷載和取樣-再固結(jié)過程來反推路基填方前原始土的本構(gòu)參數(shù)和初始狀態(tài)。利用原始土的參數(shù)進行路基沉降有限元模擬得到的結(jié)果與沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)相符,驗證了上述參數(shù)取值方法的正確性和Shanghai模型在該地區(qū)軟土中的適用性。3.分析了土體應(yīng)力歷史、結(jié)構(gòu)性、滲透性、軟土層厚度、塑性應(yīng)變比控制參數(shù)A對路基沉降發(fā)展的影響。結(jié)果表明:(1)土體應(yīng)力歷史破壞了原始土的結(jié)構(gòu)性,導(dǎo)致不考慮土體應(yīng)力歷史的模擬沉降量遠(yuǎn)小于考慮土體應(yīng)力歷史的模擬沉降量。(2)土體結(jié)構(gòu)性越強,荷載引起的最大孔壓值越大,土層壓縮量和路基沉降量也越大。(3)滲透性減小會導(dǎo)致最大孔壓值增大,路基沉降量增大,沉降穩(wěn)定時間明顯延長。(4)軟土層厚度對路基沉降與沉降穩(wěn)定時間影響顯著,軟土層厚度與總沉降量呈線性正相關(guān),與沉降時間呈二次函數(shù)關(guān)系。(5)塑性應(yīng)變比控制參數(shù)值越大,路基沉降越大,路基周圍土體側(cè)向水平變形也越大。(6)EPS材料路基替換、泡沫混凝土路基替換、軟弱層注漿加固的沉降控制措施都可以降低路基沉降;軟弱層注漿加固提高了土體的滲透系數(shù),沉降穩(wěn)定時間明顯縮短。
【圖文】：

圖 1- 1 世界范圍內(nèi)主要黏土分布區(qū)域Fig.1-1 The main worldwide clay distribution region圖 1- 2 中國境內(nèi)主要黏土分布區(qū)域Fig.1-2 The main Chinese clay distribution region1-2 中可以看出，我國軟土多分布在經(jīng)濟發(fā)達(dá)的東部沿海區(qū)域上海、杭州、廣州、深圳等大中城市。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，這些

-2-圖 1- 2 中國境內(nèi)主要黏土分布區(qū)域Fig.1-2 The main Chinese clay distribution region1-2 中可以看出，我國軟土多分布在經(jīng)濟發(fā)達(dá)的東部沿海區(qū)域上海、杭州、廣州、深圳等大中城市。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，這些日益增大，地上交通網(wǎng)絡(luò)不斷加密，建筑不斷高層、超高層，隧道，市政管線等更加密集。工程難度不斷加大的同時，給工程建設(shè)帶來了極大的風(fēng)險，這對工程施工技術(shù)和管理制要求。速公路是我國大陸第一條全線建成的高速公路國道主干線，也縱七橫"和"兩縱兩橫"三個重要路段的一條，，同時也是國家高
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU447

【參考文獻】

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本文編號：2700170