【摘要】：本文結(jié)合目前國內(nèi)山區(qū)機場典型高填方的工程實踐和加載速率對巖土工程特性影響的基本理論,提出了高填方工程填筑速率的力學效應(yīng)問題。采用現(xiàn)代巖土工程和巖體力學的先進理論和方法,結(jié)合了現(xiàn)代數(shù)學理論、室內(nèi)試驗技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)、原位監(jiān)測技術(shù)、計算機編程技術(shù),從流變和固結(jié)兩大方面,系統(tǒng)研究了山區(qū)機場高填方工程填筑速率的力學效應(yīng)問題,建立了一套較完善的填筑速率力學效應(yīng)的研究技術(shù)體系。研究成果既在基礎(chǔ)理論和方法方面取得了進展,又在工程應(yīng)用方面,解決了填筑速率的控制問題。概括起來,本文的主要研究內(nèi)容和取得的主要成果如下:(1)系統(tǒng)總結(jié)了山區(qū)機場高填方工程的特點,以“三面一體”模型理論為研究的基本對象,進一步提出了四種典型高填方模型,并全面總結(jié)了填料的力學特性、施工特點等工程技術(shù)問題,為高填方工程的系統(tǒng)研究奠定了基礎(chǔ)。(2)通過對線性牛頓體的蠕變公式推導,從本構(gòu)關(guān)系上清晰的表明了加載速率對蠕變的影響。采用不同的加載方法,從力學理論公式上計算各種加載方法的蠕變量值,證明了快速加載的蠕變量比慢速加載的蠕變量更大的基本規(guī)律。(3)探討了適用于填方工程應(yīng)用的本構(gòu)模型。以Cvisc粘彈塑性模型為基礎(chǔ),在分析了其表征的蠕變特征后,結(jié)合工程的實際認識,在原模型的基礎(chǔ)上進行了退化處理,提出了一個適用于工程應(yīng)用的退化Cvisc粘彈塑性模型。(4)在現(xiàn)有Barron砂井固結(jié)排水理論基礎(chǔ)上,考慮了連續(xù)加載條件,推導了考慮井阻、涂抹效應(yīng)的固結(jié)方程,并提出了適用于工程應(yīng)用的簡化方程。通過成熟的算例表明,該方程可以近似反映工程實際。(5)基于連續(xù)加載的固結(jié)方程,從理論上推導了飽和地基填筑施工臨時邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)公式,并證明其不僅取決于加載重力,還取決于地基的固結(jié)度情況,邊坡穩(wěn)定性隨填筑速率和填筑歷時呈動態(tài)變化的特征。同時,重新定義了施工臨界高度的概念,將臨界高度的判別標準確定在穩(wěn)定系數(shù)上,并提出了施工臨界高度的確定過程和方法。(6)以典型軟巖填料高填方工程為研究對象,通過室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬反演和模型辨識,確定了蠕變參數(shù)和本構(gòu)模型。采用數(shù)值模擬方法,通過4種填筑速率的模擬計算結(jié)果,研究了軟巖填料高填方的填筑速率力學效應(yīng),證明填筑速率對軟巖高填方的流變特性有顯著的影響。同時,結(jié)合原位監(jiān)測數(shù)據(jù),證明了填筑速率對邊坡的穩(wěn)定性也有重要的作用,填筑速率過大,將形成蠕滑-拉裂或者滑移-拉裂的邊坡變形破裂模式。研究表明軟巖填料高填方工程應(yīng)以慢速(0.22m/d)和中速填筑(0.29m/d)。(7)以典型硬巖填料高填方工程為研究對象,采用數(shù)值模擬方法,通過2種填筑速率的模擬計算,研究了硬巖填料高填方的填筑速率力學效應(yīng)。研究表明,填筑速率對硬巖高填方的流變特性和邊坡穩(wěn)定性沒有顯著影響,硬巖填料高填方工程可以快速填筑。(8)以典型飽和地基高填方工程為研究對象,研究了填筑速率對施工臨時邊坡穩(wěn)定性的影響。按連續(xù)加載條件的砂井固結(jié)方程編制了超孔壓的計算程序,計算了3種填筑速率的超孔壓和固結(jié)度,并計算得到各種填筑速率在各時刻的邊坡穩(wěn)定性系數(shù),同時得到不同填筑速率在各填筑高度上的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)。研究表明,填筑速率對飽和地基高填方工程的力學效應(yīng)顯著,對臨時邊坡的穩(wěn)定性和臨界高度有直接的影響,工程中應(yīng)以中速填筑。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：V351.1;TU751

【參考文獻】

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本文編號：2534753