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高填方明洞EPS板卸载室内试验和数值模拟研究
| 论文题名： | 高填方明洞EPS板卸载室内试验和数值模拟研究 |
| 关键词： | 高填方明洞;EPS板;卸载室内试验;土压力;数值模拟 |
| 摘要： | 随着西部大开发战略和城市化建设进程的加快，城市建设用地需求增大，土地资源变得越来越珍贵。在建设主要以黄土为主的西部山区城市和地区时，为了保证交通综合枢纽的发展和城市规划需要，不可避免的会进行大量削山填沟，这将会出现越来越多的高回填明洞工程。而目前对高填方结构土压力及卸载的研究主要是管涵结构为主，对明洞结构土压力及卸载的研究较少。因此，对高填方明洞的土压力分布规律、卸载原理及影响因素进行研究，就显得更有理论价值和实际意义。 本文对高填方明洞EPS板卸载规律及影响因素进行了系统研究，通过室内模型试验得出不同特性EPS板卸载的明洞土压力变化规律，并结合有限元数值模拟，对 EPS板卸载的机理和影响因素进行分析，主要结论如下： （1）填土高度较低时，随着填土高度的增加， EPS板的密度越小，洞顶的土压力卸载率越大。但随着填土高度的增加，低密度的EPS板迅速硬化，无法继续变形，而高密度的EPS板却仍有变形富余量，可以继续变形，持续发挥卸载作用。随着填土高度的增加，EPS板厚度越大，洞顶垂直土压力越小。但并不是无限制的增加EPS板厚度就对卸载有利。因为只有当EPS板屈服后，其功效才能得到充分体现。因此，应根据填土高度、卸载目标合理选择EPS板的密度和厚度。 （2）有限元计算结果与试验结果基本吻合。证明了采用有限元数值模拟的方法研究高填方明洞EPS板卸载的可行性和准确性。通过应力云图可以明显看出，EPS板卸载后内外土柱形成了明显的“土拱效应”，将内土柱的土压力通过土拱传递到外土柱及边坡上，达到卸载的目的。 （3）高填方明洞EPS板卸载的影响因素中，土压力的分布规律与明洞结构形式息息相关；填料的性质中粘聚力对土压力几乎无影响，而内摩擦角的增大会导致洞顶土压力减小；净跨方式铺设EPS板更加合理有效；不同填土高度对应的最佳 EPS板铺设位置不同，因此，应根据填土高度选择合适的EPS板铺设位置；在一定范围内，明洞地基刚度的减小和侧填土压缩模量的增大都会导致洞顶土压力系数减小，所以，适当的减小明洞地基刚度和增大侧填土压缩模量可以缓解明洞顶土压力集中。 |
| 作者： | 王庆石 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王起才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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