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原文传递黄泛区改扩建高速公路新旧路基差异沉降控制技术研究

论文题名：	黄泛区改扩建高速公路新旧路基差异沉降控制技术研究
关键词：	高速公路改建;新旧路基;差异沉降;变形控制
摘要：	中国经济和城市化迅速发展，交通运输量逐年上升，较多早期修建的高速公路己进入超负荷运营状态。提升现有高速公路通达能力和通行效率是亟待解决的问题。由于国家土地资源相对缺乏，因此充分利用原有路基，对现有高速公路进行改扩建，能够缩短建设周期，少占建设用地，是解决高速公路交通拥挤问题的最佳方案。改扩建高速公路在施工和运营中，新旧路基之间不可避免存在一定的差异沉降，会造成路基路面出现损坏甚至纵向裂缝，严重影响高速公路服务水平。因此如何控制新旧路基的差异沉降成为高速公路改扩建中的重点，而黄泛区粉土新旧路基更是改扩建工程中难点问题。　　本文依托京台高速公路德州（鲁冀界）至齐河段改扩建项目，采用物理力学试验、理论分析、数值模拟、室内试验相结合的研究方法，开展黄泛区高速公路改扩建新旧路基差异沉降控制技术研究。主要研究内容及成果如下：　　（1）对黄泛区低液限粉土进行物理力学性质研究，分析了不同掺量的木质素改良土、不同掺量的建筑垃圾细集料改良土以及混合改良土的物理力学性质。基于模糊综合评价准则中抗压强度、内摩擦角、粘聚力、压缩模量及成本五项指标，确定了掺入1%木质素与40%建筑垃圾细集料的混合改良粉土最优配比。通过扫描电镜试验对混合改良粉土进行微观研究，验证了混合改良土的加固效果。　　（2）分析了新旧路基差异沉降机理，确定了工后沉降、侧向变形、沉降速率和变坡率四项指标作为新旧路基差异沉降控制指标。结合新、旧路基孔隙比e与法向应力P拟合曲线，计算新旧路基的工后沉降，基于加筋土复合模量求得路基侧向变形，研究了不同加固方式下新路基差异沉降效果，表明土工格栅与改良土加固路基能有效减小新旧路基差异沉降，降低侧向变形。　　（3）采用有限元软件ABAQUS对新旧路基差异沉降进行数值模拟研究，探究了常规路基加固、改良土路基加固、土工格栅与改良土加固和不同台阶高度宽度对新旧路基差异沉降的影响。常规路基加固工况竖向位移曲线呈“勺”状，新旧路基交界处位置沉降最大，最大侧向变形出现在坡腰位置。混合改良土有效提高新路基抗压、抗剪强度和密实度，减小路基竖向沉降与侧向变形。土工格栅可有效限制新填路基侧向变形，对比新旧路基差异沉降、控制标准及经济性得到最优加固方式为五层土工格栅与混合改良土加固。　　（4）据物理力学试验及数值模拟，确定最优路基加固方式，开展了土工格栅与混合改良土加固新路基差异沉降室内试验，分析了荷载作用下路基内部不同位置、不同深度沉降及压力变化趋势。路基的竖向位移和侧向变形随着荷载的增加呈加速增长的趋势。路基沉降最大值出现在新旧路基交界处，最大侧向位移出现在坡腰处。
作者：	张阔
专业：	土木水利
导师：	刘传孝;张健
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东农业大学
学位年度：	2022