交通荷载作用下饱和软粘土的动力特性研究及数值模拟

论文摘要

随着我国公路建设的迅猛发展,交通荷载所引起的岩土工程问题日益受到岩土工程学者们的关注。尤其是对于修建在软土地区的高速公路,由于在交通荷载作用一定深度范围内,地基中软土层受到附加荷载的作用,会产生新的沉降。因此,对于交通荷载作用下饱和软粘土动态特性的研究十分必要。本文在以往研究的基础上,着重开展了对天津软粘土的动力特性试验研究。通过室内静力试验,分析了天津软粘土的静力学特性。确定了先期固结压力及结构屈服应力。并以此为基础进行了不同条件下的动三轴试验研究,通过试验分析总结了天津软粘土的动力特性变化规律,建立了循环荷载作用下软粘土中孔压发展的经验模型,该孔压模型综合考虑了围压,动应力,频率,循环振次的影响。对于单层软土地基土体研究了一维非线性固结的数值解法。采用MATLAB计算软件编制了相应的程序,得到了方程的数值解。为在饱和软粘土上修筑高等级公路设计和施工提供了有益的参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 交通荷载模拟的研究
• 1.2.2 循环荷载下土体的动力特性研究现状
• 1.2.3 循环荷载作用下地基固结的研究现状
• 1.3 研究内容
• 第二章 天津软粘土的静力特性试验研究
• 2.1 试验土样的物理指标与试验步骤
• 2.2 确定先期固结压力的方法
• 2.3 试验结果分析
• 第三章 天津软粘土的动强度试验研究
• 3.1 动三轴试验
• 3.1.1 试验仪器
• 3.1.2 动三轴试验步骤及方案
• 3.1.3 土体破坏标准的选取
• 3.2 试验结果及分析
• 3.2.1 不同频率对动强度指标的影响
• 3.2.2 不同波形对动强度指标的影响
• 3.2.3 不同深度下动强度指标的变化
• 3.3 小结
• 第四章 天津软粘土动应力应变关系的研究
• 4.1 围压小于先期固结压力时土体动应力应变关系的变化
• 4.1.1 不同频率的影响
• 4.1.2 不同波形的影响
• 4.1.3 不同应力比的影响
• 4.2 围压大于先期固结压力小于结构屈服压力时动应力应变关系的变化
• 4.2.1 不同频率的影响
• 4.2.2 不同波形的影响
• 4.2.3 不同应力比的影响
• 4.3 围压大于结构屈服压力时不同波形对动应力应变关系的变化
• 4.4 不同应力水平对土体轴向变形的影响
• 4.5 小结
• 第五章 天津软粘土动孔压模型的建立
• 5.1 饱和土孔压的产生与影响因素
• 5.2 已有动孔压计算模型
• 5.3 天津软粘土动压的变化规律
• 5.3.1 围压小于先期固结压力时孔压的发展
• 5.3.2 围压大于先期固结压力小于屈服应力时孔压的发展
• 5.4 天津软粘土不排水条件下饱和软粘土孔隙水压力模型
• 5.6 小结
• 第六章 天津软粘土一维固结数值分析
• 6.1 差分方法的基本概念
• 6.2 一维非线性固结方程的求解
• 6.3 静荷载作用下单层地基的一维非线性固结性状分析
• c/ c_k - 1 =0 时的固结性状'>6.3.1 c_c/ c_k - 1 =0 时的固结性状
• c/ c_k - 1 = - 0.5 时的固结性状'>6.3.2 c_c/ c_k - 1 = - 0.5 时的固结性状
• c/ c_k - 1 = 0.5 时的固结性状'>6.3.3 c_c/ c_k - 1 = 0.5 时的固结性状
• c/ c_k 对土体固结性状的影响'>6.3.4 不同c_c/ c_k对土体固结性状的影响
• 6.3.5 不同初始渗透系数对土体固结性状的影响
• 6.4 数值解与室内试验结果的比较
• 6.5 动荷载作用下土体固结分析
• 6.6 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢