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文檔簡介
高填方路基基立題依據(jù)在西部地區(qū)區(qū)丘陵、溝溝谷眾多,,高填路基基結構型式式是不可避避免的。根根據(jù)已建高高速公路高高填路段的的病害調(diào)查查分析,發(fā)發(fā)現(xiàn)在高填填方段多存存在沉降病病害引起的的路面開裂裂、橋頭跳跳車現(xiàn)象。。因此,在在公路工程程界形成共共識:高填填方路基沉沉降變形問問題比穩(wěn)定定問題更普普通、更突突出,是路路基主要病病害之一。。對于高填方方路基沉降降變形規(guī)律律目前研究究還很少,,在相關的的公路建設設規(guī)范中對對高填路堤堤的變形要要求也幾乎乎是空白,,不能用于于指導在西西部地區(qū)高高路堤的設設計與施工工。因此本本論文基于于這個現(xiàn)狀狀,針對高高路堤的沉沉降變形規(guī)規(guī)律進行計計算分析和和研究,同同時,本論論文也是西西部交通建建設科技項項目《高填方路堤堤沉降變形形規(guī)律研究究和壓實技技術研究》的一部分。。目錄概述路基填料的的工程性質質高路堤沉降降計算方法法介紹高路堤沉降降變形規(guī)律律分析工后差異沉沉降的計算算與分析高路堤沉降降變形規(guī)律律的有限元元分析結論與建議議第一章概概述在西部地區(qū)區(qū)修建高速速公路、機機場道路、、鐵路中,,高填方路路基是一種種常見的路路基結構型型式。表1.1國內(nèi)一些高高填方路堤堤情況公路名稱最大填高(m)填料種類廣西自治區(qū)寨仁二級公路【2】>32填石晉焦高速公路【3】42土石混填廣西桂海高公路36.10硅質灰?guī)r、砂巖、碳質泥巖四川成都-南充高速公路32.3砂巖、頁巖土石混合料重慶萬州機場【5】35.37—九寨—黃龍機場104砂礫石料龍洞堡機場【6】54石灰?guī)r大塊碎石隴海鐵路天蘭段>70—內(nèi)昆鐵路橫江車站29.3泥巖加砂巖高路堤的特特點填筑高度大,,要求路堤堤本身具有有足夠的整體強度和和穩(wěn)定性;;路堤的自重重大,要求求地基的承承載力高;;填料的自重重大,填料料性能復雜雜多樣,自自身工后沉降降是一個不不容忽視的的問題。路堤沉降計計算的國內(nèi)內(nèi)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀地基沉降的的研究現(xiàn)狀狀a)地基的最終終沉降量計計算理論公式法法。數(shù)值分析法法。曲線擬合法法、遺傳算算法、神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡法和和灰色預測測法等。b)土的壓縮變變形隨時間間的發(fā)展過過程即固結結理論Terzaghi(太沙基)一一維固結理理論(1923年)Rendulic的二維Terzaghi——Rendulic固結理論((1936年)Boit的三維固結理理論(1941年)。路堤填料自自身沉降的的研究現(xiàn)狀狀根據(jù)高填方方路堤分級級加荷的特特點,對常常規(guī)的分層層總和法進進行改進的的分層總和和法(這是是論文依托托的西部課課題所采用用的方法))基于各種彈彈塑性模型型的數(shù)值分分析方法。。實測沉降資資料的回歸歸分析方法法。經(jīng)驗公式法法,如德國國和日本的的工后沉降降估算公式式:S=h2/3000。論文主要研研究內(nèi)容和和研究方法法圖1.1論文研究思思路框圖沉降計算方法選擇沉降變形規(guī)律與差異沉降規(guī)律對比分析調(diào)研典型填料選擇填料試驗填料物理、力學參數(shù)確定常規(guī)計算方法結論建議立題數(shù)值分析方法第二章路路基填料的的工程性質質路基填料類類型選擇粗粒料b.細粒料砂巖土石混混合料粉粉質粘粘土泥巖土石混混合料砂砂類類土鈣質頁巖土土石混合料料頁頁巖土土填料主要試試驗內(nèi)容粗粒料的巖巖性試驗填料的擊實實試驗填料的固結結壓縮試驗驗填料的直剪剪、三軸試試驗2.1路堤填料試試驗結果典型填料巖巖性試驗根據(jù)對西部部地區(qū)三種種典型粗粒粒料進行巖巖性試驗及及文獻中對對公路填石石料劃分標標準的建議議,本論文文所選的三三種典型填填料中砂巖巖屬于中硬硬巖,泥巖巖和鈣質頁頁巖均屬于于軟質巖石石。填料的擊實實試驗粗粒料的最最大干密度度試驗細粒料的最最大干密度度試驗粗粒料的最最大干密度度試驗結果果填料類型巖石級配試驗方法最佳含水量(%)最大干密度(kN/m3)砂巖粗料(20~38㎜)占60%φ15㎝筒,Dmax=38㎜5.821.6粗料(20~38㎜)占40%φ15㎝筒,Dmax=38㎜7.021.4粗料(20~38㎜)占20%φ15㎝筒,Dmax=38㎜6.921.1泥巖粗料(20~38㎜)占60%φ15㎝筒,Dmax=38㎜5.4821.8粗料(20~38㎜)占40%φ15㎝筒,Dmax=38㎜6.3021.5粗料(20~38㎜)占20%φ15㎝筒,Dmax=38㎜7.6821.4鈣質頁巖粗料(20~38㎜)占60%φ15㎝筒,Dmax=38㎜6.6521.5粗料(20~38㎜)占40%φ15㎝筒,Dmax=38㎜7.3121.2粗料(20~38㎜)占20%φ15㎝筒,Dmax=38㎜7.8220.9表2.1粗粒填料重重型擊實試試驗結果表2.2粗粒填料的的大筒擊實實試驗結果果填料類型巖石級配試驗方法最佳含水量(%)最大干密度(kN/m3)砂巖粗料(20~60㎜)占60%φ28㎝筒,Dmax=60㎜6.221.9粗料(20~60㎜)占40%φ28㎝筒,Dmax=60㎜6.521.6粗料(20~60㎜)占20%φ28㎝筒,Dmax=60㎜8.121.4泥巖粗料(20~60㎜)占60%φ28㎝筒,Dmax=60㎜5.6121.9粗料(20~60㎜)占40%φ28㎝筒,Dmax=60㎜6.8521.7粗料(20~60㎜)占20%φ28㎝筒,Dmax=60㎜7.9021.2鈣質頁巖粗料(20~60㎜)占60%φ28㎝筒,Dmax=60㎜2.9521.7粗料(20~60㎜)占40%φ28㎝筒,Dmax=60㎜7.1221.2粗料(20~60㎜)占20%φ28㎝筒,Dmax=60㎜7.4921.0由如上兩表表可以看出出,對于強強度較低的的土石混合合填料,采采用大筒擊擊實與重型型標準擊實實試驗結果果基本一致致。對于較較為堅硬的的土石混合合填料(如如砂巖),,大筒擊實實試驗結果果略大于標標準試筒試試驗結果。。這表明對對于較為堅堅硬的土石石混合填料料,應采用用較大的試試筒進行擊擊實試驗或或對試驗結結果進行修修正。細粒土的最最大干密度度試驗結果果圖2.1頁巖土擊實實曲線圖2.2粉質粘土擊擊實曲線圖2.3砂類土擊實實曲線填料的變形形特性試驗驗結果砂巖壓縮試試驗e-p曲線泥巖壓縮試試驗e-p曲線鈣質頁巖壓壓縮試驗e-p曲線粗粒料壓縮縮試驗結果果細粒填料壓壓縮試驗結結果圖2.8砂類土固結結試驗e-p曲線圖2.7頁巖土固結結試驗e-p曲線圖2.9粉質粘土固結結試驗e-p曲線壓縮模量E1-2與最大干密度度關系結論:填料干干密度越大,,壓縮模量E1-2越大。細粒料最大干干密度與壓縮縮模量粗粒料最大干干密度與壓縮縮模量填料的強度特特性試驗結果果表2.5達渝路三種典典型填料的三三軸試驗結果果填料類型土石比例試驗密度(kN/m3)抗剪強度指標C(kPa)φ(°)砂巖混合填料40:6019.0354.525.919.9781.030.820.6572.033.8泥巖混合填料40:6019.0034.126.520.0373.328.420.6158.531.6鈣質頁巖混合填料40:6018.9527.825.119.8851.727.720.5759.330.3表2.6細粒填料三軸軸試驗結果土類干密度(kN/m3)C(kPa)Φ(°)RfKnGFD試驗方法粉質粘土18.554528.50.782450.310.270.103.10CU18.023325.70.861530.370.33-0.132.25CU頁巖土19.412832.70.795100.450.250.154.20CU18.504029.50.823050.340.30.082.70CU砂類土18.841531.90.814600.390.320.174.50CU18.202028.20.772650.360.400.152.95CU2.2本章小結通過對粗粒填填料和細粒填填料進行擊實實試驗、固結結壓縮試驗和和三軸試驗等等,得出了各各種填料的最最大干密度與與最佳含水量量、e-p固結壓縮曲線線、壓縮模量量及抗剪強度度等各項物理理力學指標,,為高填方路路堤的沉降變變形規(guī)律分析析提供計算參參數(shù)。第三章改改進分層總和和法對于地基沉降降,最常用的的計算方法是是分層總和法法。而填筑體體自身沉降有有其獨自特點點,即路堤填填筑過程是一一個逐級加荷荷過程,隨填填土增加,各各填筑層既是是荷載又是受受壓層;同時時,路堤的逐逐級加載施工工,也使其變變形機理與一一次加荷不同同。這使得在在填土自身壓壓縮量計算中中不能直接采采用分層總和和法,必須根根據(jù)填土自身身的壓縮特點點,對分層總總和法進行改改進。西部課題《高填方路堤沉沉降變形規(guī)律研究究及壓實技術術》對該方法進行了研研究,提出了了可用于自身沉降計算算的改進分層層總和法。論文對該方法法進行簡單介介紹,并采用改進分分層總和法計計算和分析高路堤的的沉降變形規(guī)規(guī)律。圖3.1堤身內(nèi)部應力力關系路堤各層沉降降計算各分層最終沉沉降量計算公公式第I層土自身壓縮縮量計算整個路堤的最最終沉降量計計算或路堤填土的沉沉降與時間關關系第I層填土填筑后后至某一時刻刻T(T>tI)壓縮變形量計計算:式中:ST(I)—第I層填土在自重重及其上覆填填土荷重作用用下的沉降值;SLT(I)—第I層土下面土層層從tI到T時刻所發(fā)生的的固結沉降值。圖3.2填料自身壓縮縮填料分層壓縮縮圖第四章高高路堤沉降變變形規(guī)律分析析計算路堤典型型斷面圖假設條件a)地基為水平地地基;圖4.1計算路堤典型型斷面表4.1砂巖、泥巖、、頁巖填料計計算工后沉降降一覽表填料種類壓實情況不同高度的工后沉降值/(㎝)干密度(kN/m3)壓實度10m15m20m25m30m35m砂巖19.10.872.294.286.468.7110.9313.1920.10.921.582.924.365.837.298.7221.20.961.252.313.454.605.756.87泥巖19.00.875.3810.2915.9021.9828.3634.9119.80.912.775.378.4111.7515.3018.9920.80.952.374.537.029.7212.5615.48鈣質頁巖19.050.886.0711.4017.3823.7530.3236.9819.90.922.655.117.9511.0614.3417.7420.996.32.224.226.498.9411.5014.12表4.2砂類土、頁巖巖土和粉質粘粘土填料計算算工后沉降一一覽表填料種類壓實情況不同高度的工后沉降值/(㎝)干密度(kN/m3)壓實度10m15m20m25m30m35m砂類土17.720.915.6810.5315.8021.2026.6031.9118.920.954.438.0611.8915.7519.5423.2019.30.993.115.618.2410.8713.4515.92頁巖土17.840.887.7114.3921.8129.6437.6745.7618.760.934.989.2013.8318.6823.6128.5419.530.973.747.0010.6414.5118.4822.50粉質粘土17.390.916.5012.6820.0228.2437.1446.5618.160.955.239.9115.2821.1327.3433.7918.670.983.596.8310.5714.6719.0223.56填方高度對路路堤自身沉降降的影響圖4.2砂巖填料高度度—工后沉降曲曲線圖4.3粉質粘土填料料高度-工后沉降曲線線填料類型對自自身沉降的影影響表4.4不同填料30m路基高度堤頂頂工后沉降一一覽表填料種類壓實情況工后沉降值(cm)工后沉降值與路堤高度比值/(%)干密度(kN/m3)壓實度砂巖20.100.927.290.24鈣質頁巖19.900.9214.340.48泥巖19.800.9115.300.51頁巖土18.760.9323.610.79砂類土17.720.9126.600.89粉質粘土17.390.9137.141.24排水條件對自自身沉降的影影響假設如下幾種種不同的固結結速率:1.固結系數(shù)為試試驗值;(實際的固結情情況)2.固結系數(shù)提高高一倍;3.固結系數(shù)降低低一倍。表4.5各種固結速率率下的工后沉沉降(35m路堤)填料類型固結情況123泥巖填料18.9912.5224.85粉質粘土33.7925.0339.06工后沉降發(fā)展展趨勢圖30m高路堤不同填填料工后沉降降與時間曲線線填料壓實度對對自身沉降的的影響圖填料工后沉降降與壓實度關關系本章結論隨著填高增加加,填料自身身工后沉降量量也在不斷增增加;當填高高大于10m,填料的自身壓壓縮沉降量不不容忽視;提高填料壓實實度,是減小小路堤工后沉沉降量的一個個有效措施;;選擇粗粒料或或者透水性良良好的材料作作為路基填料料,也是減少少工后沉降量量的一個有效效措施;根據(jù)工后沉降降發(fā)展趨勢,,選擇合適的的預壓期也可可以有效降低低工后沉降量量。第五章工工后差異沉降降的計算與分分析工后差異沉降降的研究意義義從分析路面局局部裂縫和路路面局部破壞壞的產(chǎn)生條件件看,路面局局部破壞的產(chǎn)產(chǎn)生是其受力力狀況發(fā)生改改變,出現(xiàn)了了局部應力集集中現(xiàn)象.而整體均勻的的工后沉降,,即使數(shù)值較較大,也不會會對路面造成成較大的破壞壞。因此目前前在工程界形形成共識的是是:對于路面結構構,破壞性最最大的是路基基的工后差異異沉降。工后差異沉降降的標準探討討不均勻沉降坡坡差,以控制制在4‰以內(nèi)為宜。對于填挖交界界或橋臺等不不均勻沉降較較集中部位,,不均勻沉降降控制以2cm為宜。工后差異沉降降計算方法圖5.1不均勻沉降示示意圖式中:SA、SB—A、B兩點的沉降值;△l—A、B兩點間距離。差異沉降分析析各種工況圖5.21:5斜坡地形計算算工況圖5.41:1斜坡地形計算算工況圖5.31:2斜坡地形計算算工況不考慮地基沉沉降的路堤差差異沉降計算算a.沒有預壓期的的路堤差異沉沉降b.預壓6個月的路堤差差異沉降c.預壓12個月的路堤差差異沉降表5.11:5斜坡地基填料在不同預預壓期的差異異沉降一覽表表填料種類斜坡地基坡比工況1填料自身沉降值/(cm)工況2填料自身沉降值/(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:50.450.20.060.00.010.01.340.70.470.20.010.0泥巖0.840.40.290.10.150.12.61.31.640.81.090.5頁巖0.800.40.260.10.130.12.461.21.520.80.980.5砂類土1.690.80.290.10.090.04.852.42.011.00.870.4頁巖土1.700.90.530.30.250.14.222.12.571.31.620.8粉質粘土2.061.00.980.50.620.36.183.14.622.33.621.8表5.21:2斜坡地基填料在不同預預壓期的差異異沉降一覽表表填料種類斜坡地基坡比工況1填料自身沉降值/(cm)工況2填料自身沉降值/(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:21.580.80.450.20.160.12.781.40.990.50.360.2泥巖2.771.41.480.70.930.55.642.83.591.82.371.2頁巖2.651.31.380.70.850.45.302.73.291.62.131.1砂類土5.682.81.890.90.770.410.15.14.222.11.820.9頁巖土4.982.52.501.31.500.88.854.45.412.73.411.7粉質粘土6.503.34.262.13.201.613.56.81025.17.994.0填料種類斜坡地基坡比工況1填料自身沉降值/(cm)工況2填料自身沉降值/(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:14.362.21.440.70.520.35.712.92.041.00.750.4泥巖8.414.25.072.53.301.712.536.38.024.05.302.7頁巖7.954.04.672.32.981.511.695.87.323.74.722.4砂類土15.807.96.113.12.591.320.9210.58.784.43.781.9頁巖土13.836.97.914.04.912.518.639.311.465.77.243.6粉質粘土20.0210.014.447.211.195.630.6415.323.2911.618.319.2表5.31:1斜坡地基填料在不同預預壓期的差異異沉降一覽表表不考慮地基沉降降的差異沉降降分析結果不預壓的情況況,1:5的斜坡地基差差異沉降可以以滿足0.4%的控制指標,,對于1:2斜坡地基,細細粒填料不能能滿足0.4%的差異沉降指指標,但超過過不多(一般般小于0.6%)。對于1:1斜坡地基,除除少數(shù)壓縮性性小的巖石填填料外,一般般都超過了0.4%的差異沉降指指標,在路堤堤高度較高的的情況下,差差異沉降率可可能更大(最最大達到1.5%),會對路面面造成造成嚴嚴重影響。預壓6個月,1:5和1:2的斜坡地基差差異沉降可以以滿足0.4%的控制指標,,對于1:1斜坡地基,少少數(shù)壓縮性較較高填料不滿滿足差異沉降降要求(其中粉質粘土土較大(1.16%)。預壓12個月,1:5和1:2、1:1的斜坡地基差差異沉降基本本可以滿足0.4%的控制指標,,少數(shù)壓縮性性較高填料不不滿足差異沉沉降要求(其中粉質粘土土較大(0.9%)。從計算結果可可以看出,合合適的預壓期期可有效減少少填料的差異異沉降,如::采用頁巖土土填筑的情況況下,對于1:1地基,不預壓壓、預壓6個月、預壓12個月其差異沉沉降率分別為為:0.69%,0.40%,0.25%??紤]地基沉降降的路堤差異異沉降分析(1)地基沉降10cm的情況表5.41:5斜坡地基填料料在不同預壓壓期的差異沉沉降一覽表填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:510.455.23.261.61.130.611.345.73.671.81.110.6泥巖10.845.43.491.71.270.612.606.34.842.42.211.1頁巖10.85.43.461.71.250.612.466.24.722.42.101.1砂類土11.695.83.491.71.210.614.857.45.212.61.991.0頁巖土11.75.93.731.91.370.714.227.15.772.92.741.4粉質粘土12.066.04.182.11.740.916.188.17.823.94.742.4填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:211.585.83.651.81.280.612.786.44.192.11.480.7泥巖12.776.44.682.32.051.015.647.86.793.43.491.7頁巖12.656.34.582.31.971.015.37.76.493.23.251.6砂類土15.687.85.092.51.890.920.1210.17.423.72.941.5頁巖土14.987.55.702.92.621.318.859.48.614.34.532.3粉質粘土16.58.37.463.74.322.223.5211.813.386.79.114.6表5.61:1坡比地形填料料在不同預壓壓期的差異沉沉降一覽表填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:114.367.24.642.31.640.815.717.95.242.61.870.9泥巖18.419.28.274.14.422.222.5311.311.225.66.423.2頁巖17.959.07.873.94.102.121.6910.810.525.35.842.9砂類土25.812.99.314.73.711.930.9215.511.986.04.902.5頁巖土23.8311.911.115.66.033.028.6314.314.667.38.364.2粉質粘土30.0215.017.648.812.316.240.6420.326.4913.219.439.7表5.51:2坡比地形填料料在不同預壓壓期的差異沉沉降一覽表地基沉降10cm路堤差異沉降降分析結果在只考慮10cm的地基工后沉沉降與路堤自自身壓縮的情情況下:(1)如果不預壓壓,基本上所所有斜坡地形形情況產(chǎn)生的的差異沉降率率都要超過0.4%的差異沉降指指標。(2)經(jīng)過6個月的預壓,,對1:5和1:2的斜坡地基,,已基本滿足足0.4%的差異沉降指指標。但對于于1:1的斜坡地基,,除少數(shù)壓縮縮性小的巖石石填料外,一一般都超過了了0.4%的差異沉降指指標。(3)經(jīng)過12個月的預壓,,1:1的斜坡地基仍仍有部分填料料(粉質粘土土、重慶泥巖巖、頁巖土))仍達不到要要求,但是,,差異沉降情情況也得到較較大改善,如如:采用頁巖巖土填筑的情情況下,對于于1:1地基,不預壓壓、預壓6個月、預壓12個月其差異沉沉降率分別為為:1.43%,0.73%,0.42%。(2)地基沉降30cm的情況填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:530.515.219.59.712.476.231.315.719.99.912.56.2泥巖30.815.419.79.812.616.332.616.321.010.513.66.8頁巖30.815.419.79.812.596.332.416.220.910.513.46.7砂類土31.715.819.79.812.556.334.917.421.410.713.36.7頁巖土31.715.919.910.012.716.434.217.121.911.014.17.0粉質粘土32.116.020.410.213.086.536.318.124.012.016.18.0表5.71:5斜坡地基填料料在不同預壓壓期的差異沉沉降一覽表填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:231.5815.819.849.912.626.332.7816.420.3810.212.826.4泥巖32.7716.420.8710.413.396.735.6417.822.9811.514.837.4頁巖32.6516.320.7710.413.316.735.317.722.6811.314.597.3砂類土35.6817.821.2810.613.236.640.1220.123.6111.814.287.1頁巖土34.9817.521.8910.913.967.038.8519.424.8012.415.877.9粉質粘土36.518.323.6511.815.667.843.5221.829.5714.820.4510.2填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值(cm)工況2路基沉降值(cm)不預壓預壓6個月預壓12個月不預壓預壓6個月預壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:134.3617.220.8310.412.986.535.7117.921.4310.713.216.6泥巖38.4119.224.4612.215.767.942.5321.327.4113.717.768.9頁巖37.9519.024.0612.015.447.741.6920.826.7113.417.188.6砂類土45.8022.925.5012.815.057.550.9225.528.1714.116.248.1頁巖土43.8321.927.3013.717.378.748.6324.330.8515.419.709.9粉質粘土50.0225.033.8316.923.6511.860.6430.342.6821.330.7715.4表5.91:1坡比地形填料料在不同預壓壓期的差異沉沉降一覽表表5.81:2坡比地形填料料在不同預壓壓期的差異沉沉降一覽表地基沉降30cm時的路堤差異異沉降分析在考慮30cm的地基工后沉沉降與路堤自自身壓縮的情情況下,如果果不預壓,路路基頂面的差差異沉降率可可能達到3%。經(jīng)過12個月的預壓,,盡管部分填填料的差異沉沉降率降到了了0.8%以下,路基頂頂面的差異沉沉降率仍然全全部超標,但但比不預壓和和預壓6個月的情況有有了進一步改改善。由此可見,規(guī)規(guī)范中對于一一般路堤30cm工后沉降的控制標標準,不適用用于西部地區(qū)區(qū)的高填路堤堤,容易造成成因工后差異異沉降過大而而導致路面發(fā)發(fā)生早期裂縫縫的現(xiàn)象。本章小結目前,一般路路堤按30cm工后沉降進行行設計控制的的方法有較大大的缺陷,在在填挖交界或或壓縮土層變變化較大的部部位容易造成成較大的差異異沉降而引起起路面破壞。。較為完善的的設計控制標標準是工后沉沉降量與差異異沉降率雙重重控制,根據(jù)據(jù)國內(nèi)外研究究結果,差異異沉降率以控控制在4‰以內(nèi)為宜。適當?shù)念A壓期期是減少路堤堤差異沉降的的最有效的辦辦法填料類型的選選擇對減少路路堤差異沉降降同樣重要,,對軟基路堤堤和斜坡地段段,建議優(yōu)先先選用透水性性良好的粗粒粒填料或填石石料。對于坡比陡于于1:2的地基,容易易造成較大的的差異沉降,,建議在填筑筑前,對地基基進行清表、、排水、挖臺臺階等措施,,增強斜坡路路堤的整體性性及抵御差異異沉降的能力力。第六章高路路堤沉降變形形規(guī)律的有限限元分析ANSYS有限元程序ANSYS特點ANSYS分析步驟前處理求解后處理ANSYS模型選擇在ANSYS程序中適用于于巖土工程材材料的只有Drucker—Prager理想彈塑性本本構模型,其其材料常數(shù)主主要包括C、φ、φf有限元分析基基本假定土石料為各向向同性連續(xù)介介質。土石料為理想想彈塑性體。。不考慮地基的的沉降變形,,認為地基在在自重作用下下已完成固結結沉降。路堤填料變形形是由自重引引起的,不考考慮行車荷載載及氣候因素素影響認為路堤一次次施工到設計計標高,不考考慮填料土體體固結及孔隙隙水壓力的影影響。填料參數(shù)確定定表6.1路堤填料有限限元分析參數(shù)數(shù)取值一覽表表填料種類干密度(kN/m3)C(kPa)φ(°)修正C(kPa)修正φ(°)E(MPa)μ砂巖(土石比40:60)20.6572.0033.887.92339.2642.550.30泥巖(土石比40:60)20.6158.5031.669.55836.1832.330.31鈣質頁巖(土石比40:60)20.5759.3030.369.55634.4341.240.32粉質粘土18.5545.0028.5051.91132.0633.80.30頁巖土18.5040.0029.5046.55933.3727.620.32砂類土18.8415.0031.9019.3639.6025.950.30地基土體18.0024.0014.025.67114.93120.35有限元模型確確定路基單元網(wǎng)格格劃分示意圖圖路堤邊界約束束和自重荷載載示意圖有限元分析結結果表6.2砂巖填料自身身沉降有限元元分析結果數(shù)數(shù)據(jù)一覽表填高(m)塑性區(qū)開展情況最大值豎向位移最大值(㎝)占總填高的百分比(%)水平向位移最大值(㎝)占總填高的百分比(%)豎向應力最大值(kPa)水平向應力最大值(kPa)剪應力最大值(kPa)101.0252.190.220.250.03198.03251.48717.905151.2084.920.330.540.04296.11476.98527.379201.3218.660.430.900.05389.261101.20133.191251.39913.340.531.300.05478.668124.44746.272301.45718.910.631.690.06565.797147.10155.508351.50225.360.722.060.06651.274169.32664.817砂巖填料35m高路基豎向變變形云圖砂巖填料35m高路基水平向向變形云圖砂巖填料35m高路基豎向應應力砂巖填料35m高路基水平向向應力砂巖填料35m高路基剪切應應力砂巖填料35m高路基塑性開開展區(qū)泥巖填料25m高路基豎向變變形泥巖填料25m高路基水平向向變形泥巖填料25m高路基塑性開開展區(qū)鈣質頁巖填料料15m高路基豎向變變形鈣質頁巖填料料15m高路基水平向向變形鈣質頁巖填料料15m高路基塑性開開展區(qū)不考慮地基沉降降時有限元分分析結果(1)路堤的豎向位位移最大值位位于路堤頂面面,路堤中
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