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原文传递公路膨胀土路基湿胀变形预测

论文题名：	公路膨胀土路基湿胀变形预测
关键词：	公路路基;膨胀土结构;含水率变化;数值模拟;变形预测
摘要：	膨胀土是一种水敏性材料，其主要由强亲水性粘土矿物成分（蒙脱石和伊犁石）组成，具有吸水膨胀、失水收缩的特性。在大气干湿循环作用下，膨胀土会发生显著胀缩和强度衰减，易造成膨胀土路基不均匀变形，导致路面发生断板、唧泥、翻浆等早期破坏。大气通过降雨和蒸发与膨胀土路基进行水热交换，路基含水率也会因此产生变化。本文依托广西某膨胀土路基项目，基于膨胀土非饱和理论，采用湿热耦合的计算方法，通过土水特征曲线试验得到填筑土的渗透系数等相关数据，构建膨胀土路基二维有限元分析模型来预估大气影响作用下公路膨胀土路基含水率的长期演化规律;在室内开展膨胀土侧限膨胀变形等试验，推导膨胀系数的求解计算公式，并对D.G.Fredlund膨胀土路基隆胀预测公式进行修正;最后结合该项目路基实例分析，应用本文建立的预测公式求解公路膨胀土路基湿胀变形量。本文主要研究结论如下: 　　1.构建了膨胀土路基水分迁移二维有限元分析模型，利用VADOSE/W软件开展膨胀土路基湿度平衡规律研究。研究结果表明:膨胀土路基含水率在大气影响作用下会逐渐上升，并最终在平衡含水率附近小幅度波动，且平衡含水率接近于膨胀土塑限，与现场监测数据一致。同时验证了本文所建立的路基平衡含水率计算模型和方法的准确性。　　2.详细介绍了热湿耦合数学模型的控制方程、边界条件以及计算参数的赋值情况。由数值模拟软件结果分析得到了包盖膨胀土路堤一年典型日期节点孔隙水压力分布曲线即随着一年季节的变化膨胀土路堤不同埋深节点处孔隙水压力变化大体相同，并据此推断出所对应的日期节点处体积含水率是否已接近平衡含水率。　　3.利用弹性力学有关理论对侧限膨胀试验进行力学和变形分析，推导并提出了膨胀土的湿度膨胀系数;结合膨胀土土水特征曲线试验和拟合结果，提出了膨胀系数随膨胀土基质吸力变化的函数关系式。　　4.对D.G.Fredlund公式进行修正，并提出膨胀土路基湿胀变形计算方法，用之对广西宁明某膨胀土路基进行分析，求解得到膨胀土路基湿胀变形量，并与现场变形监测数据对比，验证了该公式的正确性:根据修正公式可知:膨胀土路基湿胀变形量随初始含水率的增加而减小，当初始含水率接近路基平衡含水率时，湿胀量最小。因此，在填筑膨胀土路堤时，为降低工后湿胀量应尽可能选用较高含水率的填料。
作者：	刘鹏
专业：	交通运输工程（道路与铁道工程）
导师：	韦秉旭
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文