高填方路基竖向应力分布规律研究

论文摘要

进入21世纪以来,以山地为主的我国西部地区高速公路建设蓬勃发展,为了满足整体规划的要求以及充分利用由挖方和开挖隧道产生的废方,在高速公路修建时越来越多采用高填方路基形式。目前国内外对高填方问题的研究主要集中在高填方涵洞上产生的土压力大小和高填方路基的沉降等方面,而对高填方土体在填筑过程以及使用过程中内部应力的分布规律研究较少,因而也就不能全面揭示高填方中的土拱效应及其分布规律。本文通过现场测试、理论分析和数值模拟等对高填方土体中竖向应力的分布及土拱效应进行了研究,主要工作包括以下几个方面的内容:1.对重庆市重点工程金渝大道高填方路基的施工过程进行监控量测,在涵顶轴线位置处布设土压力盒以测定其涵顶竖向土压力,研究涵洞土压力大小随高填方路基填筑高度的变化规律。2.建立高填方土体竖向应力计算的分析模型,由Bossinessq解推导出高填方竖向应力理论计算公式,并通过与现场实测数据的对比分析,对理论计算公式进行修正。3.对不同边界形式、不同岸坡比、不同填料容重和是否设置涵洞等不同条件的高填方路基填筑过程进行有限元数值模拟,分析填筑过程、地形条件及涵洞等对高填方竖向应力分布的影响规律。4.根据现场实测数据和数值模拟分析结果,研究高填方土拱效应产生的条件,涵洞及边界岩体对土拱效应在高填方不同部位产生的影响程度,提出充分利用高填方中土拱效应的相关建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 路堤相关概念
• 1.1.2 涵洞
• 1.1.3 土拱效应
• 1.1.4 问题提出的背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究方法及技术路线
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 研究的技术路线
• 2 高填方涵洞拱顶土压力的现场测试
• 2.1 工程概况
• 2.1.1 工程简介
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 地质构造
• 2.1.4 气象
• 2.1.5 地层岩性
• 2.1.6 施工简介
• 2.2 涵洞拱顶竖向土压力测试方案
• 2.2.1 测试涵洞概况
• 2.2.2 测试方案设计
• 2.2.3 压力盒检验
• 2.2.4 压力盒标定
• 2.2.5 压力盒埋设
• 2.2.6 压力盒测试数据的处理方法
• 2.3 测试成果的汇总与分析
• 2.3.1 竖向土压力测试结果
• 2.3.2 涵顶竖向土压力系数Kv 计算结果
• 2.3.3 施工方法对测试结果的影响
• 2.4 小结
• 3 沟谷高填方竖向应力的理论计算公式研究
• 3.1 分析模型的建立
• 3.1.1 基本假定
• 3.1.2 建立模型
• 3.2 竖向应力计算公式的推导
• 3.2.1 竖向集中力下的地基附加应力的Boussinesq 解
• 3.2.2 作用应力的求解
• 3.2.3 考虑边界条件的影响
• 3.3 程序编制
• 3.4 计算结果与分析
• 3.4.1 计算结果与分析
• 3.4.2 理论计算结果与现场测试结果对比
• 3.5 理论公式的修正
• 3.6 结论
• 4 数值模拟分析
• 4.1 计算模型的选取
• 4.1.1 材料模型的确定
• 4.1.2 分析方法
• 4.2 数值模拟方案与模拟过程
• 4.2.1 数值模拟方案
• 4.2.2 数值模拟过程
• 4.3 数值模拟结果与分析
• 4.3.1 不同模型竖向应力变化规律
• 4.3.2 不同边界形式高填方竖向应力变化规律
• 4.3.3 不同岸坡比边界条件下高填方竖向应力变化规律
• 4.3.4 不同填料容重条件下高填方竖向应力变化规律
• 4.3.5 涵洞存在与否条件下高填方竖向应力变化规律
• 4.4 高填方中土拱效应
• 4.5 结论
• 5 主要结论与建议
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 有待进一步研究的课题
• 致谢
• 参考文献
• 附录