软土高路堤沉降监测与稳定性分析

论文摘要

随着高速公路建设的迅速发展,在建设过程中遇到的质量问题越来越显著,如施工过程中沉降过大、路堤边坡塌方、降雨水毁等。江西彭泽至湖口新建高速公路施工现场沿线广泛分布压缩性高、含水率大、透水性差的软土,且施工过程中降雨十分丰富,这种地质与气候条件下修筑高速公路所面临的问题就是路堤的稳定与沉降量问题。合理施工与加固技术,成为控制路堤稳定与变形的有效途径。本文以彭湖高速路堤施工过程与工后的沉降及稳定、变形为研究对象,首先结合现场沉降观测实测数据,针对填土厚度、填土加载速率及软土地基厚度、加固处理、降雨特征等对路堤沉降变形的影响机理进行了论述。之后结合非饱和土理论着重阐述了降雨条件下考虑基质吸力的路堤稳定性分析方法,现场取土通过室内吸力试验获得其土水特征曲线预估非饱和土的抗剪强度及渗透参数。其次,以K26+150路堤断面为研究对象,在非饱和渗流计算原理的基础上利用试验数据,建立二维渗透计算模型得到不同降雨特征下含水率、基质吸力的分布。在分析降雨影响时,结合渗流计算建立流固耦合模型,探讨降雨特征的影响规律。最后,通过流固耦合模型模拟现场相同降雨工况下,分别采用饱和、非饱和理论计算路堤的沉降量与边坡稳定性,将其与现场实测数据做比较,验证非饱和土理论在路堤沉降预测与稳定分析中可行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.2 路堤稳定国内外研究现状
• 1.2.1 路堤稳定性研究
• 1.2.2 路堤沉降变形预测理论研究
• 1.2.3 路堤沉降变形监测技术
• 1.2.4 非饱和土路堤稳定分析
• 1.3 本文主要研究内容及研究方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术线路
• 第二章 路堤施工期沉降影响因素及变形规律分析
• 2.1 彭湖高速公路、地质概况简介
• 2.2 路堤沉降变形的影响因素
• 2.2.1 上层荷载对沉降量及沉降速率的影响
• 2.2.2 填土速率对沉降量及沉降速率的影响
• 2.2.3 软土层厚度对路堤沉降的影响
• 2.2.4 加筋处理对沉降量及沉降速率的影响降雨条件
• 2.2.5 降雨条件对沉降量及沉降速率的影响
• 2.3 小结
• 第三章 非饱和土边坡极限平衡计算
• 3.1 概述
• 3.2 降雨作用下的边坡稳定计算方法
• 3.2.1 非饱和土抗剪强度理论
• 3.2.2 考虑降雨入渗影响的非饱和土坡稳定分析方法
• 3.2.3 考虑非饱和非稳定渗流的土坡稳定分析的极限平衡法
• 3.3 非饱和参数的获得
• 3.3.1 非饱和土吸力试验原理
• 3.3.2 试验步骤以及试验数据处理
• 3.3.3 应用土水特征曲线计算抗剪强度参数
• 3.3.4 应用土水特征曲线计算渗透参数
• 3.4 小结
• 第四章 降雨入渗条件下非饱和土路堤渗流数值模拟
• 4.1 前言
• 4.2 非饱和土水分入渗过程
• 4.3 降雨入渗条件下饱和-非饱和土渗流原理
• 4.3.1 饱和-非饱和渗流的基本方程与定解条件
• 4.3.2 初始条件的处理
• 4.3.3 边界条件的处理
• 4.3.4 SEEP/W 模块功能简介
• 4.4 二维降雨入渗工程算例及计算结果
• 4.4.1 计算对象简介
• 4.4.2 计算模型的初始条件与边界条件
• 4.4.3 降雨对土体瞬态含水率的影响
• 4.5 小结
• 第五章 路堤稳定有限元分析
• 5.1 填土厚度对施工过程中路堤稳定与变形的影响
• 5.1.1 网格划分及边界条件
• 5.1.2 分析原理
• 5.1.3 计算结果
• 5.2 填土速率对施工过程中路堤稳定与变形的影响[39]
• 5.2.1 分析原理
• 5.2.2 计算结果及其分析
• 5.3 加筋处理对施工过程中路堤稳定与变形的影响
• 5.3.1 网格划分及边界条件
• 5.3.2 计算方案
• 5.3.3 计算结果及其分析
• 5.4 降雨特征对施工过程中路堤稳定与变形的影响
• 5.5 现场实例分析
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在问题与研究展望
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文
• 致谢