非饱和土强夯加固地基沉降特性研究

论文摘要

近年来,随着我国经济的快速发展,为了解决铁路系统运输能力不足和运输效率低的问题,我国新建了大量高速铁路和客运专线。作为高速铁路建设的重要环节,铁路地基处理对我国高速铁路的快速发展起着至关重要的作用。本论文研究正是在胶济客运专线的建设施工背景下进行的,本论文以胶济客运专线青州取直段路基地基的一个强夯加固试验断面为研究对象,通过室内外试验、离心模型试验、数值模拟以及进行现场沉降观测等一系列试验手段,对胶济线非饱和土强夯加固地基的沉降变形特性以及强夯的处理效果进行了总结和研究,得到以下几点认识：1、通过强夯加固地基离心模型试验研究并通过与未处理地基离心模型试验结果的对比分析可知,强夯加固降低了路基填筑期间的沉降量,经强夯加固后加固区在外部荷载作用下变形量大大减小,强夯加固效果明显；2、通过平板载荷试验、静力触探试验等原位勘察手段,对现场强夯加固地基土的工程地质特性及基本物理力学特性进行了测试,确定了相应土层的地基承载力、压缩模量等岩土力学参数。原位试验结果显示：经强夯加固处理后地基承载力可提高约2.0倍,变形模量增大约1.6倍；3、通过现场沉降观测,探讨非饱和土强夯加固地基的沉降变形规律。并对强夯加固地基断面与天然地基断面的现场沉降观测结果进行对比分析,得出强夯加固能有效地减少加固区土体的沉降,进而实现对地基总沉降的控制作用。同时,强夯加固能够减小侧向变形提高地基路基的整体约束性和抗变形能力,加固效果明显；4、通过非饱和土固结理论分析,得出强夯加固后地基土的渗透系数变化主要与孔隙比和含水量变化有关,并通过理论推导得到了强夯加固后非饱和粉质黏土及粉土渗透系数的表达式；5、通过数值分析计算可得,路基基底中心应力介于比例荷载法和均布荷载法所得结果之间,且基底应力随着宽高比的增加而逐渐增大。数值分析计算所得附加应力在浅层衰减较快,深层衰减较慢,即随着深度的增加衰减速率减慢；6、通过对比现场实测沉降与各种沉降预测方法结果得出,在匀速填筑的情况下,双曲线模型能够更准确地反映强夯加固地基沉降量随时间的变化关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 非饱和土概述及研究现状
• 1.2.2 强夯加固技术发展历史及其研究现状
• 1.3 研究意义及目的
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究方法及结构安排
• 第2章 非饱和土物理力学特性研究
• 2.1 试验段工程概况
• 2.2 非饱和土基本物理力学指标
• 2.3 非饱和土固结压缩试验研究
• 2.3.1 试验对象
• 2.3.2 试验结果及分析
• 2.4 非饱和土三轴压缩试验研究
• 2.4.1 试验对象
• 2.4.2 试验结果及分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 强夯加固地基离心模型试验研究
• 3.1 离心模型试验仪器
• 3.2 强夯加固地基离心模型设计及制作
• 3.2.1 模型设计
• 3.2.2 试验方法及内容
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 地基土物理参数结果及分析
• 3.3.2 沉降结果及分析
• 3.3.3 应力结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 强夯加固地基现场试验研究
• 4.1 强夯加固地基原位实验研究
• 4.1.1 平板载荷试验
• 4.1.2 静力触探试验
• 4.2 强夯加固地基现场沉降观测实验研究
• 4.2.1 试验目的及意义
• 4.2.2 实验内容
• 4.2.3 实验结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 强夯加固地基沉降变形分析
• 5.1 非饱和土一维固结计算
• 5.1.1 非饱和土固结理论
• 5.1.2 非饱和土渗透系数的确定
• 5.1.3 非饱和土固结与时间关系
• 5.2 强夯加固后非饱和土固结计算
• 5.2.1 强夯加固后非饱和地基土渗透系数的确定
• 5.2.2 强夯加固后非饱和地基土固结与时间关系
• 5.3 本章小结
• 第6章 强夯加固地基沉降计算与预测
• 6.1 数值分析计算沉降法
• 6.1.1 土体本构模型
• 6.1.2 计算模型及参数设定
• 6.1.3 计算结果及分析
• 6.2 理论沉降计算方法
• 6.2.1 沉降计算方法
• 6.2.2 基底应力计算
• 6.2.3 附加应力计算
• 6.2.4 沉降计算结果
• 6.3 沉降预测方法
• 6.3.1 沉降预测方法介绍
• 6.3.2 沉降预测结果汇总
• 6.4 强夯加固地基沉降变形计算及预测结果对比分析
• 6.5 本章小结
• 结论与展望
• 主要结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目