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砂质板岩粗粒土高填路堤蠕变试验及数值分析研究
| 论文题名： | 砂质板岩粗粒土高填路堤蠕变试验及数值分析研究 |
| 关键词： | 砂质板岩粗粒土;高填路堤;蠕变试验;数值分析 |
| 摘要： | 目前国内大力兴建高速铁路，需要穿越高山丘壑等障碍，不可避免地出现高填方路堤。粗粒土具有压实性能好、抗剪强度高等特性，广泛应用于高铁路基工程。粗粒土高填路基的长期沉降（蠕变）问题显得尤为突出。针对粗粒土高填路堤蠕变问题，本文结合中国铁路总公司科技项目“艰险困难山区高速铁路路基关键技术研究”课题，以沪昆客运专线湖南段芷江北站高填方路基砂质板岩粗粒土填料为研究对象，通过大量理论研究、室内试验、现场试验和数值模拟计算，对粗粒土路堤的蠕变变形进行了研究，主要研究内容及研究结论如下: (1)以砂质板岩粗粒土填料为研究对象，结合高填方路基沉降变形机理与工程特点，在大型固结仪上进行一维压缩蠕变试验研究，发现粗粒土具有明显的衰减蠕变特征。在蠕变试验基础上对粗粒土蠕变本构模型的建立进行深入探讨，选取或构建能够反映粗粒土蠕变变形特性的蠕变模型，采用改进的高斯-牛顿法，编写模型参数辨识计算机程序，发现H-K模型能很好地描述该粗粒土蠕变特性。 (2)设计不同含水状态、不同颗粒组成及不同压实程度下的粗粒土试样，对粗粒土蠕变影响因素进行压缩蠕变试验和蠕变正交试验，利用H-K模型分析影响因素对粗粒土高填路堤长期沉降的影响，结果表明:①在不考虑其他因素的条件下，使用干燥态或饱和态的粗粒土填料能够减小粗粒土高填路堤长期沉降，或使用粗粒与细粒含量之比为70∶30的粗粒土填料减小路堤长期沉降，或增大粗粒土填料的压实系数来减小路堤长期沉降;②正交试验发现蠕变各因素的主次顺序为:压实系数（主）、颗粒组成、含水率（次）。 (3)利用单点沉降计进行粗粒土高填路堤现场沉降观测，发现砂质板岩粗粒土填料在填高不超过12m的情况下，路基填筑完成后三个月的工后沉降约占最终累积沉降量的20％。在VC++编译环境下，将H-K模型进行FLAC3D二次开发，并对沪昆客运专线DK369+440和DK369+618两个高填路堤的蠕变沉降进行数值计算，发现数值计算值与实测值比较吻合，验证了H-K模型及其参数的合理性。对蠕变影响因素进行数值分析，得到与压缩蠕变试验相似的结论。 |
| 作者： | 刘群 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 聂志红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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