四川盆地公路建设典型软基处治沉降过程模拟与数值分析

论文摘要

四川盆地内多鸡爪地形,岭谷相间,公路以挖方路堑与填方路堤段长度以数十米至百多米的小段频繁相间出现。沟谷内常年排水困难,土多呈饱和状态,含水量高、强度低、压缩量大,在较高填方路段即形成软弱地基。盆地内软基厚度不大,一般为7～10m,很少超过10m,路堤高度多在8～15米,少数路堤高度可达20至30余米。塑料排水板堆载预压和碎石桩是四川盆地公路最常用且行之有效的软基处理方法,本文选取达渝高速公路K26+283标段为典型工点,利用有限差分软件FLAC3D对该工点进行沉降模拟,并与现场监测数据进行对比,证明了用FLAC3D模拟四川盆地公路软基沉降过程的合理性。为了比较塑料排水板预压法和碎石桩对四川盆地软基处治的效果,本文以达渝高速公路软基物理力学指标为基础,建立了路堤高度分别为5m,10m,15m,20m的模型,模拟原状地基、排水板处理的地基和碎石桩处理的地基的沉降过程。主要有以下结论：（1）对于典型工点的模拟计算结果和现场监测结果较为吻合,说明本文用FLAC3D模拟四川盆地公路软基沉降过程是合理的。（2）排水板处理的地基和未处理的原状地基的最终沉降量是相等的,但是,排水板处理的地基沉降速度比未处理的地基快,工后沉降量小,工期短。（3）塑料排水板和碎石桩都是四川盆地公路建设适宜的软基处治方法,都能够减小工后沉降量,大大缩短工期。碎石桩处理地基比排水板处理地基总沉降量小且工期短,但是,碎石桩的成本比排水板成本高,所以在工期长的情况下宜采用排水板处理,工期短的情况下宜采用碎石桩处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 软土地基研究现状
• 1.2.1 软基工程特性研究现状
• 1.2.2 软基处治措施研究现状
• 1.2.3 沉降计算与预测方法研究现状
• 1.2.4 四川盆地软基处治现状
• 1.3 本文的研究内容
• 1.4 研究路线
• 第2章 四川盆地软基处理技术研究
• 2.1 四川盆地软基特点及处治
• 2.2 塑料排水板堆载预压法加固软基机理与理论计算
• 2.2.1 加固机理
• 2.2.2 塑料排水板预压法沉降计算理论
• 2.2.3 固结计算
• 2.2.4 适应条件
• 2.3 碎石桩复合地基的工作机理与理论计算
• 2.3.1 工作机理
• 2.3.2 碎石桩复合地基破坏形式
• 2.3.3 碎石桩复合地基沉降计算理论
• 2.3.4 固结计算
• 2.3.5 适应条件
• 2.4 本章小结
• 第3章 数值模拟计算方法介绍
• 3.1 FLAC3D程序简介
• 3.1.1 FLAC3D的主要特点
• 3.1.2 FLAC3D的基本原理
• 3.2 本构模型
• 3.2.1 空模型
• 3.2.2 弹性模型
• 3.2.3 塑性模型
• 3.3 桩土界面单元
• 3.4 流固耦合数值模拟
• 3.4.1 渗流分析参数
• 3.4.2 边界条件和初始条件
• 3.4.3 时标
• 3.4.4 扰动类型
• 3.4.5 耦合计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 典型工点模拟
• 4.1 工程概况
• 4.2 模型的建立
• 4.2.1 原状地基模型
• 4.2.2 塑料排水板的模拟
• 4.2.3 碎石桩的模拟
• 4.3 模拟过程
• 4.3.1 约束条件
• 4.3.2 加载过程
• 4.3.3 计算模式
• 4.4 模型参数的选取
• 4.5 模拟计算结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 典型软基处治方法的数值模拟与沉降分析
• 5.1 模型的建立
• 5.2 模型参数
• 5.3 模拟过程
• 5.4 加荷计划
• 5.5 计算结果分析
• 5.5.1 沉降
• 5.5.2 应力
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 主要结论
• 存在的问题与展望
• 致谢
• 参考文献