【摘要】：本文結(jié)合目前國(guó)內(nèi)山區(qū)機(jī)場(chǎng)典型高填方的工程實(shí)踐和加載速率對(duì)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(xué)效應(yīng)問題。采用現(xiàn)代巖土工程和巖體力學(xué)的先進(jìn)理論和方法,結(jié)合了現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論、室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)、原位監(jiān)測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jī)場(chǎng)高填方工程填筑速率的力學(xué)效應(yīng)問題,建立了一套較完善的填筑速率力學(xué)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(jìn)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?jī)?nèi)容和取得的主要成果如下:(1)系統(tǒng)總結(jié)了山區(qū)機(jī)場(chǎng)高填方工程的特點(diǎn),以“三面一體”模型理論為研究的基本對(duì)象,進(jìn)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(xué)特性、施工特點(diǎn)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(duì)線性牛頓體的蠕變公式推導(dǎo),從本構(gòu)關(guān)系上清晰的表明了加載速率對(duì)蠕變的影響。采用不同的加載方法,從力學(xué)理論公式上計(jì)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(shí)際認(rèn)識(shí),在原模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了退化處理,提出了一個(gè)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(dǎo)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(jiǎn)化方程。通過成熟的算例表明,該方程可以近似反映工程實(shí)際。(5)基于連續(xù)加載的固結(jié)方程,從理論上推導(dǎo)了飽和地基填筑施工臨時(shí)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(shí)呈動(dòng)態(tài)變化的特征。同時(shí),重新定義了施工臨界高度的概念,將臨界高度的判別標(biāo)準(zhǔn)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(duì)象,通過室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬反演和模型辨識(shí),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(jì)算結(jié)果,研究了軟巖填料高填方的填筑速率力學(xué)效應(yīng),證明填筑速率對(duì)軟巖高填方的流變特性有顯著的影響。同時(shí),結(jié)合原位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),證明了填筑速率對(duì)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(duì)象,采用數(shù)值模擬方法,通過2種填筑速率的模擬計(jì)算,研究了硬巖填料高填方的填筑速率力學(xué)效應(yīng)。研究表明,填筑速率對(duì)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(duì)象,研究了填筑速率對(duì)施工臨時(shí)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(jì)算程序,計(jì)算了3種填筑速率的超孔壓和固結(jié)度,并計(jì)算得到各種填筑速率在各時(shí)刻的邊坡穩(wěn)定性系數(shù),同時(shí)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(duì)飽和地基高填方工程的力學(xué)效應(yīng)顯著,對(duì)臨時(shí)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(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：V351.1;TU751

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2534753