基于目标的山区高速公路差异沉降主动控制研究

论文摘要

在山区高速公路建设过程中,由于地形起伏大、地质构造复杂,路堤填筑较高,路基工程竣工后容易发生差异沉降。过大的路基差异沉降使得路面结构发生开裂破坏,形成裂缝、错台等病害,影响路面结构的使用性和耐久性,路基差异沉降控制是工程建设中的重要内容。因此,有必要对山区高速公路路基差异沉降特性与控制措施进行深入研究。本文主要研究内容如下:(1)高速公路路基沉降原因与影响因素分析分析了山区高速公路路基沉降机理及原因,针对山区高速公路路基差异沉降主要影响因素,建立有限元模型,分析地基土性质、路基填土高度、路基填料性质、施工时间等因素对路基沉降的影响。(2)山区高速公路路基沉降观测与预估以依托工程为基础,通过建立有限元模型与生长曲线模型对实际工程施工期及工后路基沉降进行预估,为制定差异沉降控制标准及控制措施奠定基础。(3)基于路面破坏响应的路基差异沉降控制标准与沉降分级通过建立有限元模型对不同差异沉降作用下路面结构附加应力进行分析,综合考虑路面结构性要求和功能性要求,提出了山区高速公路差异沉降控制标准,并对路基差异沉降进行分级,便于对不同等级的沉降采取合理的处治措施,达到差异沉降主动控制的目的。(4)山区高速公路路基差异沉降处治措施研究结合具体工程实践,在对差异沉降进行分级的基础上,提出了路基差异沉降强夯处理措施、构造物处沉降控制措施、填挖结合部差异沉降土工格栅处治措施,并针对不同级别的差异沉降提出了相应的沉降处治方案。(5)试验路铺筑与沉降处治效果观测根据对路基差异沉降处治措施的分析结果,选择相应依托工程进行试验路铺筑,并且制定了施工期及工后沉降观测方案,对山区高速公路沉降变化规律及差异沉降处治措施效果进行观测,为沉降处治措施的推广应用提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状分析与评价
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 国内外研究现状分析
• 1.3 现行规范关于路基差异沉降控制的相关规定分析
• 1.3.1 《公路路基设计规范》关于高边坡路堤的规定
• 1.3.2 《公路路基施工技术规范》关于高填路基的规定
• 1.3.3 《铁路路基设计规范》的相关规定
• 1.3.4 对现行路基规范的分析
• 1.4 论文主要研究内容
• 第二章 山区高速公路路基沉降原因及影响因素分析
• 2.1 路基土变形机理分析
• 2.1.1 路基土体变形特性
• 2.1.2 路基土体压缩特性
• 2.1.3 路基土体压实特性
• 2.2 路基差异沉降产生原因分析
• 2.2.1 地形与地质条件
• 2.2.2 水文气候条件
• 2.2.3 路基填料种类及质量
• 2.2.4 路基设计、施工因素影响
• 2.3 路基沉降影响因素敏感性分析
• 2.3.1 路基沉降分析模型与计算参数
• 2.3.2 地基土性质对沉降影响分析
• 2.3.3 路堤高度对沉降影响分析
• 2.3.4 路堤填料对沉降影响分析
• 2.3.5 施工时间对沉降影响分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 山区高速公路路基沉降观测与预估
• 3.1 试验段施工期地基沉降观测
• 3.1.1 沉降观测试验段比选
• 3.1.2 试验段工程地质概况
• 3.1.3 沉降观测目的及观测内容
• 3.1.4 沉降观测位置
• 3.1.5 沉降观测方法及数据收集
• 3.2 试验段施工期地基沉降计算
• 3.2.1 地基中的应力
• 3.2.2 地基沉降组成
• 3.2.3 常用地基沉降计算方法
• 3.2.4 路基沉降有限元计算方法
• 3.2.5 六标试验段典型断面施工期地基沉降计算
• 3.2.6 十九标试验段典型断面施工期地基沉降计算
• 3.3 试验段路基工后沉降预估
• 3.3.1 路基工后沉降预估方法
• 3.3.2 生长曲线法预估路基工后沉降
• 3.3.3 六标试验段典型断面工后沉降预估
• 3.3.4 十九标试验段典型断面工后沉降预估
• 3.4 保阜高速公路全线路基施工期及工后沉降预估
• 3.5 本章小结
• 第四章 山区高速公路差异沉降控制标准
• 4.1 基于路面破坏响应的差异沉降控制标准
• 4.1.1 路面结构破坏影响分析方法
• 4.1.2 路面结构力学分析模型及材料参数
• 4.1.3 路面结构材料开裂破坏响应分析
• 4.1.4 路面材料疲劳破坏响应分析
• 4.2 基于使用性能的差异沉降控制标准
• 4.2.1 路面横坡对差异沉降要求分析
• 4.2.2 路面平整度对差异沉降要求分析
• 4.3 差异沉降控制标准及沉降分级
• 4.3.1 差异沉降控制指标
• 4.3.2 差异沉降控制标准确定
• 4.3.3 差异沉降分级
• 4.3.4 保阜高速公路高填路基差异沉降分级
• 4.4 本章小结
• 第五章 高速公路差异沉降处治措施研究
• 5.1 高填方路基差异沉降强夯处治措施
• 5.1.1 强夯法加固地基原理
• 5.1.2 试验段强夯加固范围数值分析
• 5.1.3 试验段强夯加固试验
• 5.1.4 试验段差异沉降强夯处治措施
• 5.1.5 强夯加固路基效果调查分析
• 5.2 高速公路填挖交界路段差异沉降处治措施
• 5.2.1 路基填挖交界处病害成因分析
• 5.2.2 土工格栅处治填挖交界处差异沉降作用分析
• 5.2.3 试验段填挖交界处差异沉降土工格栅处治方案
• 5.3 涵洞构造物处差异沉降处治措施
• 5.3.1 高填方涵洞处差异沉降病害分析
• 5.3.2 土工格栅处治涵洞处差异沉降作用分析
• 5.3.3 试验段高填方涵洞处差异沉降处治方案
• 5.4 高速公路差异沉降分级处治措施
• 5.4.1 "轻"、"低"级别差异沉降处治措施
• 5.4.2 "中"级别差异沉降处治措施
• 5.4.3 "高"级别差异沉降处治措施
• 5.4.4 各沉降处治方案效果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 试验路铺筑与沉降处治效果观测
• 6.1 试验路概况
• 6.1.1 保阜高速公路概况
• 6.1.2 试验段选择
• 6.1.3 试验段工程地质概况
• 6.1.4 试验段原设计方案分析
• 6.2 试验路铺筑方案
• 6.2.1 强夯实施方案
• 6.2.2 填挖交界处格栅铺筑方案
• 6.2.3 涵洞处格栅铺筑方案
• 6.3 试验路实施效果分析
• 6.3.1 强夯实施效果分析
• 6.3.2 土工格栅实施效果分析
• 6.4 本章小结
• 结论与进一步研究建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢