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原文传递湿陷性黄土路基沉降特性及预测研究

论文题名：	湿陷性黄土路基沉降特性及预测研究
关键词：	高速公路;湿陷性黄土路基;沉降特性;曲线拟合;BP神经网络
摘要：	宁夏地区湿陷性黄土分布广泛，由于黄土具有湿陷性的特殊工程性质，即黄土在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形，导致该地区多数公路路基产生不均匀沉降，对该地区公路路基的稳定造成了巨大影响，进而严重影响了公路的安全性、舒适性，同时大大增大了公路养护的费用与难度。论文依托“宁夏地区公路湿陷性黄土路基处理技术优化及处理效果自动化监测关键技术研究”项目，以G309线固原至西吉段高速公路工程为研究对象，对湿陷性黄土路基沉降特性及预测进行研究。　　论文的主要研究工作与结论如下: 　　(1)宁夏固原路基湿陷性黄土湿陷特性试验研究。　　对固原地区湿陷性黄土进行含水率、密度、孔隙比、饱和度、液限和塑限、压缩系数、压缩模量、湿陷性系数等进行了试验研究。研究表明:含水率在大于23％、密度分布于大于1.7、孔隙比分布于小于1、饱和度分布于大于60％、压缩系数分布于小于0.2时，黄土不具有湿陷性;含水率分布于15％～23％之间、密度分布于1.4～1.7之间、孔隙比分布于1～1.2之间、饱和度分布于35～60％之间、压缩系数分布于0.2～0.4之间，黄土具有湿陷性;含水率分布于小于15％、密度分布于小于1.4、孔隙比分布于大于1.2、饱和度分布于小于35％、压缩系数分布于大于0.4，黄土具有强湿陷性。　　(2)湿陷性黄土地基挤密桩处理效果数值模拟及工程实例试验研究　　基于FLAC-3D平台，建立了湿陷性黄土地基的圆孔扩张数值模型，模拟了30cm、40cm、50cm和60cm等不同桩径的挤密过程，得到了挤密过程中地基的位移和应力云图，并对挤密桩处理工程实例进行现场试验研究。分析结果表明:挤密桩单桩影响效果，不同桩径的挤密水平范围不同，挤密桩充分挤密区范围为0～0.8d，有效挤密区范围为0.8～2d，挤密影响区范围为2～3.5d，非挤密影响区为大于3.5d;挤密桩挤密土体后，桩周表面土体会发生向上隆起，向上竖向位移先增大后减小，并在0.7～1.0d处达到最大值，在深度为0.4倍桩长处竖向位移几乎为零，即此时土体无竖向位移，竖向位移在桩底截面取得最大值。　　(3)宁夏地区固西高速公路湿陷性黄土地基处现场监测研究　　论文采用剖面沉降管、水分计和分层沉降计等设备湿陷性黄土路基进行现场监测，研究沉降监测数据表明:四个断面基本在2015年9月26日到2015年10月8日、10月27日到12月20日路基沉降速率较大（路堤填土施工阶段），在2015年10月8日到2015年10月27日、12月20日到2016年2月10日路基沉降速率基本保持不变且较小（路基自然下沉阶段），2016年2月10日以后路基沉降速率减为最小并逐渐趋于0（路堤施工完成以后），路堤填土厚度为路基沉降速率的主要影响因素，路基施工完成在自然条件下，路基速率较小并趋于稳定。　　(4)宁夏地区固西高速公路湿陷性黄土地基沉降预测模型研究。　　论文以大量的路基沉降现场监测数据为依据，用四种曲线拟合法和BP神经网络模型对四个断面路基沉降进行预测，并通过与实测值的对比分析，对湿陷性黄土路基沉降预测模型适应性进行研究。预测结果表明:四种曲线拟合法基于沉降监测数据较少时，可以较好预测特定时间段的路基沉降，BP神经网络基于大量监测数据时，可以对湿陷性黄土路基沉降进行高精度的预测，是一种优于曲线拟合法的准确可靠的预测方法。
作者：	吉明
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	郑智能;凌天清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文