论文题目：考虑高填方蠕变特性的高速公路路基沉降规律研究
摘要：随着我国“一带一路”发展战略的实施,高等级公路建设逐渐由平原转入山区,高填方路基应运而生。其填筑高度高、填方量大,使得路基沉降大、稳定慢、易发生不均匀沉降,从而产生纵横向开裂、滑动或坍塌等病害。路基填料性质复杂,特别是填料的蠕变特性对路基沉降特性影响显著。因此,在考虑填土蠕变特性的前提下研究高填方路基的沉降特性已成为当前公路工程领域研究的重点课题之一。本文在现有研究的基础上,以定西至临洮高速公路某段“V”形沟谷中的高填方路基工程为背景,针对路基填土开展了一维固结蠕变、三轴等室内土工试验,研究了路基填土的强度特性和蠕变特性;选取部分蠕变试验数据,通过拟合得到了蠕变模型的蠕变参数;利用Abaqus软件建模分析,并结合现场监测数据,研究了考虑填土蠕变效应时高填方路基的沉降规律,为该段高填方路基工后沉降计算和预测提供理论参考。主要结论如下:（1）通过矿物成分分析试验、颗粒分析试验、击实试验等,获得了路基填土物理力学参数。通过三轴（CD）试验研究了填土强度特性,含水率越大,抗剪强度越小;围压越大,土样抗剪强度越大。（2）通过一维固结蠕变试验,研究了含水率对路基填土蠕变特性的影响,路基填土的应变—时间曲线呈非线性特征,随着含水率和竖向荷载的增大,试样应变增大,蠕变效应明显,从初始蠕变阶段到稳定蠕变阶段需要的时间增多。（3）通过蠕变试验次固结阶段数据的应力—应变—时间曲线,拟合了蠕变模型的蠕变参数。以工程实例为原型,建立高填方路基模型模拟分析,路基等深线处的各点沉降曲线呈“盆”状,距中轴线越远沉降越小;路基填筑高度越高,路基沉降和填筑体横向位移越大;沿路基中心竖向,路基的最大沉降发生在中心线1/4处。（4）路基填土的蠕变效应对路基沉降的影响显著,同一时刻,考虑蠕变效应时的路基施工时沉降大于未考虑蠕变效应时的路基施工时沉降;填筑固结时间越大,施工时沉降越大,施工后沉降则越小,填土蠕变效应越明显;含水率越大,路基任意处施工时总沉降量、施工后沉降量越大,填土蠕变效应越明显。（5）选用改进的灰色系统法GM（1.1）模型,根据路基现场监测数据获得规律性较强的曲线,建立了预测模型并预测了该段高填方路基的施工后沉降。1年后,数值模型预测的沉降为59.8mm,沉降预测模型预测的沉降为56.3mm;数值模拟、现场监测、预测模型计算的路基沉降值基本相同。
关键词：蠕变特性;高填方路基;路基填土;有限元分析;沉降规律;沉降预测
学科专业：道路与铁道工程
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高填方路基沉降计算方法研究现状
1.2.2 高填方路基沉降预测研究现状
1.2.3 高填方路基填土蠕变特性研究现状
1.2.4 存在的问题
1.3 本文主要研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 路基填土强度及一维固结蠕变特性研究
2.1 试验材料
2.1.1 土样矿物成分分析
2.1.2 颗粒分析试验
2.1.3 土样界限含水率试验
2.1.4 击实试验
2.2 三轴试验
2.2.1 试验过程
2.2.2 试样的破坏形式
2.2.3 围压对填土强度特性的影响
2.2.4 含水率对填土强度特性的影响
2.2.5 含水率对填土强度指标的影响
2.3 路基填土一维固结蠕变特性试验研究
2.3.1 试验过程
2.3.2 竖向荷载对填土一维固结蠕变特性的影响
2.3.3 含水率对填土一维固结蠕变特性的影响
2.4 小结
3 基于Abaqus的土体蠕变模型
3.1 蠕变模型
3.1.1 路基沉降组成
3.1.2 土体的蠕变特性
3.1.3 扩展的Drucker-Prager模型
3.1.4 蠕变模型
3.2 基于一维蠕变试验确定蠕变参数
3.2.1 确定蠕变模型参数
3.2.2 数值模拟各土层物理力学参数
3.3 本章小结
4 高填方路基有限元模型建立和分析
4.1 高填方路基数值模拟几何模型建立
4.1.1 模型几何参数
4.1.2 定义材料属性
4.1.3 路基分层填筑方案
4.1.4 路基数值模拟基本假设、荷载及边界条件
4.2 考虑蠕变特性高填方路基沉降变形特性
4.2.1 沉降变形云图
4.2.2 数值模拟结果分析
4.3 路基填土蠕变时间对高填方路基沉降的影响
4.3.1 路基分层填筑方案
4.3.2 沉降变形云图
4.3.3 数值模拟结果分析
4.4 含水率对高填方路基沉降的影响
4.4.1 路基沉降变形云图
4.4.2 数值模拟结果分析
4.5 本章小结
5 高填方路基沉降现场监测及沉降预测
5.1 高填方路基沉降现场监测
5.1.1 工程概况
5.1.2 高填方路基沉降现场监测
5.1.3 现场监测结果分析
5.2 高填方路基工后沉降预测
5.2.1 沉降预测方法简介
5.2.2 沉降预测模型
5.2.3 高填方路基工后沉降预测模型
5.2.4 高填方路基工后沉降对比研究
5.2.5 预测高填方路基工后沉降
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献