粉砂土的压实特性与路堤沉降预测方法研究

论文摘要

湖南省境内的衡阳至炎陵高速公路项目衡东路段土体大部分属于强风化花岗岩产物,该类土主要由砂粒和粉粒组成,粘性成分缺乏,压实性能差;且由于湖南省地处南方湿热地区,土体天然含水量大,造成其路堤碾压成型困难。目前国内外对粉土和风积砂的压实方法研究较多,而对粉砂土的压实方法和压实特性研究较少。因而系统地研究湖南省境内粉砂土的压实特性,制定适宜的粉砂土路堤压实控制标准,保证路堤的强度、稳定性和耐久性,研究粉砂土在高含水量下的CBR强度特性,总结超湿条件下粉砂土碾压适宜的振动压实参数,最大限度地挖掘其压实度,尽可能地节约土体改良费用,具有较为重要的实际工程意义。本文通过对衡炎高速公路粉砂土路段典型的土体进行室内的压实性能研究,以及对某段粉砂土路堤的现场碾压实验研究,总结出现场碾压适宜的振动压实参数,深化对粉砂土振动压实机理的认识,为粉砂土地区公路设计和施工控制提供理论依据和技术支持。具体地说,得到了以下有益研究成果:(1)研究了粉砂土在潮湿环境下的击实、CBR特性,提出了潮湿粉砂土的压实控制标准,扩充了规范中对潮湿细粒土压实控制标准的适用范围。(2)引入均匀设计理论对公路路堤碾压方案进行了设计,较好地解决了多因素下实验方案的设计问题。(3)总结了潮湿环境下粉砂土适宜的碾压工艺,较好地解决了粉砂土路堤碾压成型困难的问题。(4)在总结分析已有的压实理论基础上,研究了振动对压实土体的作用效应;结合粉砂土的工程特性,深化了对粉砂土的压实机理的认识,并对粉砂土路堤碾压过程进行了分析。(5)在探讨粉砂土路堤沉降机理的基础上,建立了以预测有效度为优化精度指标的多目标组合模型对粉砂土路堤进行沉降预测,提高了沉降预测的精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 研究对象
• 1.1.2 压实的物理过程
• 1.1.3 压实的基本方法
• 1.2 研究背景及现状
• 1.2.1 国内外研究状况
• 1.2.2 压实理论的发展
• 1.2.3 路堤沉降计算理论研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 粉砂土的路用性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 粉砂土的基本物理性质
• 2.2.1 粉砂土的颗粒组成
• 2.2.2 粉砂土的液塑限及比重
• 2.3 粉砂土的击实特性
• 2.3.1 击实实验
• 2.3.2 粉砂土的击实特性分析
• 2.4 粉砂土的承载比（CBR）特性
• 2.4.1 承载比（CBR）实验
• 2.4.2 粉砂土的CBR 强度特性分析
• 2.5 潮湿粉砂土路堤压实控制标准建议
• 第3章 粉砂土路堤碾压实验设计研究
• 3.1 引言
• 3.2 影响路堤压实的因素
• 3.2.1 土体性质因素
• 3.2.2 现场碾压因素
• 3.3 实验设计理论
• 3.3.1 实验设计
• 3.3.2 正交设计理论
• 3.3.3 均匀设计理论
• 3.4 粉砂土路堤的现场碾压实验
• 3.4.1 基于实验设计理论的碾压实验
• 3.4.2 现场实验段压实度检测结果及分析
• 第4章 粉砂土的压实机理研究
• 4.1 引言
• 4.2 压实理论
• 4.3 振动对压实土体的作用效应
• 4.4 压路机作用下土中应力状态及土体破坏规律
• 4.5 粉砂土的压实机理分析
• 第5章 粉砂土路堤沉降机理及其预测方法研究
• 5.1 引言
• 5.2 粉砂土路堤的沉降机理分析
• 5.3 路堤沉降发展规律研究
• 5.4 常用沉降预测方法
• 5.5 优化组合预测
• 5.5.1 预测有效度的概念
• 5.5.2 优化组合预测模型的建立
• 5.5.3 优化组合模型的求解
• 5.6 工程实例
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文