论文题目: 路基系统形成过程动态监控技术
论文类型: 博士论文
论文专业: 道路与铁道工程
作者: 徐光辉
导师: 蔡英
关键词: 路基压实,质量监控,动力学方法,自动测试,抗力指标
文献来源: 西南交通大学
发表年度: 2005
论文摘要: 路基是一种三维带状结构物,是道路和铁道的基础设施,具有非常重要的作用。路基结构的性能及其优劣是在修筑的全过程(成型过程)中形成的,取决于路基的结构形式、填料和压实质量。本文以系统科学思想为指导、以弹塑性动力学理论和现代动态测试技术为基础,对路基结构在形成过程中的连续动态监控问题做了系统的研究,初步形成了一套以振动压路机为激励源的实时的、连续的动态监控技术,并已在工程上进行了较为成功的应用,特别是在粗粒土路基的压实控制方面。 常规的压实质量控制方法以非连续测试为主,且大部分不适合粗粒土压实问题。在对现有的路基压实质量控制方法进行的总结和分析的基础上,重点剖析了国外的压实计方法。这是一种基于振动压路机的连续压实控制方法,从1978年起,经过不断完善,已经在欧美地区得到了广泛的应用。可以对压实区域实现快速、全面的压实质量控制,这是常规方法无法做到的。该方法通过谐波比的评价指标来评价压实质量,但是理论研究和实际验证都表明,该指标具有一定的局限性,很难适合粗粒土的压实评价。因此建立适用范围更广的连续控制方法便成为本文的核心问题。 首先,按照系统科学理论建立了路基结构系统的基本概念。路基系统的性能受组成要素——颗粒以及颗粒之间的关联方式的制约。而粗粒土路基系统的状态可由其密度、模量和抗剪强度指标来表征,系统状态的变化在宏观上可以用其结构抗力的变化来表达。根据弹塑性力学和系统理论,分析了路基系统在形成过程中的演化规律,探讨了路基结构的塑性变形与其抗力之间的定性关系,为正确判别压实过程中路基系统的压实状态打下了基础。 其次,分析和讨论了压实机具与被压材料之间的相互作用问题。给出了路基在周期荷载作用下表面垂向的位移理论解答,并着重对振动压路机的响应进行了数值仿真分析,指出了压实作用力与激振力的区别与联系。在此基础上建立了压实机具在压实过程中的动力学模型,按照线性与非线性两种情况对方程进行求解和分析。指出系统抗力与其加速度之间为线性关系,因此定义了抗力指标——加速度,其目的在于方便实时量测和快速监控。在理论研究的基础上,研究了压实过程的测试技术,介绍了自行研制的压实过程监控系统的组成、特点和信号处理方法。根据控制理论,给出了压实质量控制的原理、内容和实施的方法,为实际的工程应用奠定了基础。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 问题的提出
1.1.1 压实技术问题
1.1.2 监控方法问题
1.2 国内外研究现状评述
1.2.1 现有评价指标体系
1.2.2 连续压实控制方法
1.3 研究的必要性与意义
1.4 主要内容与技术路线
1.4.1 主要内容
1.4.2 技术路线
第2章 路基结构形成过程的系统分析
2.1 路基系统概述
2.1.1 路基系统的基本特征
2.1.2 路基系统的状态
2.1.3 路基系统状态的宏观表现
2.2 路基系统要素与环境特性
2.2.1 压实与关联程度
2.2.2 振动压实机理与压实工艺
2.2.3 粗粒土特征与级配优化
2.3 路基系统形成机理分析
2.3.1 基于弹塑性理论的分析
2.3.2 基于能量原理的分析
2.3.3 路基系统工作模式
2.4 本章小结
第3章 压实机具与路基相互作用
3.1 概述
3.1.1 主要问题
3.1.2 研究方法
3.2 路基系统在周期荷载作用下的响应
3.2.1 基本假设与数学模型
3.2.2 动态响应理论解答
3.2.3 参数识别原理
3.3 压实机具系统响应的数值分析
3.3.1 数学模型的选取
3.3.2 动态响应解答
3.3.3 数值仿真分析
3.4 本章小结
第4章 压实状态监控的动力学原理
4.1 压实状态的评价指标
4.1.1 压实状态
4.1.2 物理指标
4.1.3 力学指标
4.1.4 抗力与塑性变形
4.2 动力学评价原理分析
4.2.1 连续评价与试验方法
4.2.2 分析模型的建立
4.2.3 动力学方程的分析与讨论
4.3 压实状态识别与监控
4.3.1 识别原理
4.3.2 压实评价的判别公式
4.3.3 压实过程的监控问题
4.4 本章小结
第5章 压实过程监控系统
5.1 概述
5.1.1 信息与测试
5.1.2 动态测试系统
5.2 信号采集与处理
5.2.1 信号采样
5.2.2 信号处理
5.3 监控系统
5.3.1 系统组成
5.3.2 系统特性
5.4 压实质量的动态监控
5.4.1 监控模式
5.4.2 振动工艺监控
5.4.3 压实程度监控
5.4.4 压实均匀性监控
5.4.5 施工工序监控
5.5 本章小结
第6章 监控技术的应用
6.1 概述
6.1.1 应用情况
6.1.2 工程实例
6.2 振动工艺监控
6.2.1 压路机参数特性
6.2.2 监控结果分析
6.3 压实程度监控
6.3.1 标准值与偏差的选取
6.3.2 监控结果分析
6.4 压实均匀性监控
6.4.1 变异系数与波动系数
6.4.2 监控结果分析
6.4.3 关于均匀性的讨论
6.5 与原位试验结果的比较
6.5.1 响应与弯沉的关系
6.5.2 响应与模量的关系
6.5.3 变异系数的比较
6.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
发布时间: 2006-08-02
参考文献
- [1].碎块石层反射率评估新理论及调控技术研究[D]. 严利娥.广西大学2018
- [2].季冻区路基压实黏土损伤效应及能量演化机制研究[D]. 张互助.吉林大学2018
- [3].条形药包硐室控制爆破仿真研究及其在高等级路基工程中的应用[D]. 黎剑华.中南大学2005
- [4].海滩区淤泥路基排水固结变形性状与稳定性研究[D]. 向先超.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）2006
- [5].高速公路新老路基相互作用分析与处理技术研究[D]. 高翔.东南大学2006
- [6].公路处治土THMC耦合模型及路基变形数值模拟[D]. 杨洋.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）2008
- [7].土工格室柔性挡墙力学性状及设计方法研究[D]. 屈战辉.长安大学2011
- [8].地震作用下路基工程破坏机理及抗震技术研究[D]. 王建.西南交通大学2010
相关论文
- [1].公路膨胀土路基的沉降和边坡稳定性研究[D]. 龚文惠.华中科技大学2004
- [2].公路路基沉降过程试验与理论分析[D]. 刘保健.西安理工大学2005
- [3].异型断面路基工程特性及其上承路面结构行为的研究[D]. 蒋鑫.西南交通大学2005
- [4].公路路基动强度设计方法及其在全风化花岗岩路基中的应用研究[D]. 李志勇.西南交通大学2005
- [5].高速铁路轨道路基竖向动力响应研究[D]. 聂志红.中南大学2005
- [6].路堤压实及路基土工复合材料排水层的研究[D]. 邹维列.武汉大学2004
- [7].黄土地区公路路基地基承载力评价方法研究[D]. 支喜兰.长安大学2006
- [8].土石混填路基压实质量控制方法研究[D]. 周志军.长安大学2006
- [9].高速铁路路基动力响应研究[D]. 陈震.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）2006
- [10].高速公路路面和路基病害检测理论与方法研究[D]. 张全升.中国地质大学（北京）2007