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原文传递基于FLAC3D的软土路基动力响应分析研究

论文题名：	基于FLAC3D的软土路基动力响应分析研究
关键词：	软土路基;动力响应;饱和砂土;液化特性;渗透系数;高速公路
摘要：	在我国的沿海地区及许多冲击平原以低液限粉土、粉砂土为主的沉积土分布最为广泛。该类型的粉土及粉细砂土粒径较均匀，颗粒级配性差，水稳性差，毛细管发育，具有冻敏性等物理力学性能。同时该类土的渗透系数较高，渗透固结性能相比于一般土体而言也较强，从而使得该类型粉土不适宜作为修建建筑物及构筑物的地基，同时也不适合作为路基选址的对象。　　然而，随着我国经济的快速发展，各大城市群的规模不断扩大，各个城市之间的贸易往来日益频繁，对高速公路及普通高等级公路的需求日益增加。其中沿海地区和中部地区经济由于人口密集，对省内和省际高速公路的需求显得更加迫切，但是随着省内外高速公路的迅速发展，全国高速公路的里程数不断攀升，在某些地质条件不良的区域规划公路路线在所难免，其中就包括了在上述软土地区进行公路的设计和建造。然而由于饱和粉土和粉细砂土的特殊的物理力学性能，使得其在地震、车辆等短暂动荷载作用下，路基内部的动孔隙水压力迅速增大，由于该类土的排水效果差，导致了水压力来不及消散。伴随着动孔隙水压力的不断累积，有效应力不断降低直至为零，土体完全失去抗剪能力，此时土体表现出类似于液体的状态被称为液化现象。由于土体液化而引起的一系列震害现象，会给人民生命和财产安全造成巨大威胁。　　因此，结合特定地质资料，从软土液化机理出发，通过一系列计算方法，对特定的软土路基液化以及变形的规律的研究，可以很好的指导工程实践，对于由粉土或粉细砂土等低液限土构成的软土地基抵抗震动液化有很大的实用性和现实意义。本文以安徽淮北地区某高速公路路基的勘探资料为依托通过FLAC3D有限差分法软件，分析了该地区饱和软土路基在未加固情况下的液化特性。　　本文主要从以下两个方面对软土路基进行了研究并得到了相应的研究结论: 　　(1)不同振动荷载加载方式下粉细砂土的动力响应研究　　通过将真实地震波分解为水平振动方向和竖直振动方向分别对土层施加，以模拟土层对不同振动方向地震波的液化响应。从而得到路基液化程度以及其分布区域，通过对数值计算结果的分析得出:仅在水平地震荷载分量的作用下，路基的水平位移值与竖直沉降值与双向地震荷载同时作用时略有差距，液化区域和有效应力变化时程曲线也不相同，竖向地震荷载分量单独作用时对路基扰动不大，但是与水平地震荷载分量同时作用时路基的动力响应与前者不同。研究结果可为软件模型计算和振动台实验时仅考虑水平振动荷载作用下的研究结果和真实的双向振动荷载作用下结果提供一定的参考和进行近似处理的依据。　　(2)路基不同干密度下地震动力响应分析　　本文通过赋予粉细砂土不同的干密度，达到改变其初始地应力和饱和密度的目的，施加双向地震荷载进行路基动力响应研究，分析结果表明:随着粉砂层干密度的增加，路基可液化层液化范围的大小和分布均有明显变化，随着路基有效应力的增加，粉细砂层的孔隙水压力随着干密度的增加逐渐减少。路面中点出的最终沉降量随着干密度的增加减小明显，但是路堤两侧地面的最大隆起量却随着干密度增加而增加。
作者：	李冰
专业：	土木工程
导师：	傅菊根
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文