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原文传递复杂条件下高填方路基拓宽差异沉降机理及其控制技术研究

论文题名：	复杂条件下高填方路基拓宽差异沉降机理及其控制技术研究
关键词：	高填方路基;拓宽工程;差异沉降;施工技术
摘要：	随着我国改革开放及“十二五”规划的深入及发展，工程建设特别是铁路及公路建设也迎来了飞速发展的黄金时期。交通量的增长，使现有道路的通行能力已不能满足经济发展的迫切需求。因此，需要对现有道路进行拓宽加固处理，而由路基拓宽引起的差异沉降变形及路基路面结构层破坏等一系列问题也日益突出。特别是在地质情况较为复杂，道路线形受限等因素下的黄土地区进行高填方路基填筑时，路基稳定性是决定道路安全施工及合理运营的关键因素，而作为影响其稳定性的不均匀沉降以及由此造成的沉降裂缝则是此类工程所要解决的首要技术难题。因此，采取合理有效的高填方路基施工措施，降低路基不均匀沉降及沉降差，保证路基整体稳定性，进而指导类似工程设计施工具有重要的研究意义。　　一种新型土工合成材料---钢塑土工格栅，以其较高的抗拉强度、较好的柔韧性、较低的蠕变量及较强的耐环境侵蚀特性，现已广泛地用于公路、铁路、边坡、堤坝等岩土工程加筋加固领域。在竖向荷载作用下格栅借助其本身与填料之间良好的摩阻力作用，使格栅水平受力构件（筋带）产生水平拉力，不仅可以有效地限制土体不均匀沉降，还能显著的提高整个路基的强度及稳定性。然而，现有的高填方路基加筋理论及具体施工工艺并不是很完善，由于施工工艺的限制导致工程在竣工后及运营期间上部活荷载的作用下，路基容易出现局部沉降或者整体下沉等问题。因此，极有必要对高填方路基变形及稳定性开展深入研究及探讨。　　本文以太兴铁路线静游车站路基拓宽工程为依托，借助钢塑格栅作为路基加筋材料，深入开展对高填方路基变形机理、沉降原因、控制关键技术等方面的研究，同时借助FLAC3D对路基沉降等问题进行仿真模拟，计算路基应力差异沉降，最后借助具体工程实例进行本研究的现场试验，通过优化施工工艺，有效控制变形观测，达到控制路基不均匀沉降，保证路基整体强度及稳定性的目的。具体研究内容及得到的主要研究结论如下: 　　(1)高填方路基变形机理及路基稳定性方法研究　　通过对高填方路基拓宽过程中破坏机理的研究，借助路基沉降计算及稳定性分析方法，确定了路基产生不均匀沉降的主要影响因素;通过采用强度折减法对路基稳定性理论进行有限元分析，得出了拓宽路基塑性区的变化特征与强度折减系数之间的关系。　　(2)高填方路基不均匀沉降关键技术研究　　通过对格栅抗拉强度试验的研究，揭示了格栅筋带及格栅网格的抗拉强度与不同规格筋材之间的变化规律;并通过正交试验设计原理对影响室内拉拔试验的各因素进行研究，确定了影响土土格栅筋土界面特性的因素及其加筋机理和筋土界面的破坏机理。　　(3)FUP高填方路基拓宽数值模拟分析研究　　通过对拓宽路基的实际情况进行数值模拟及其各项参数的确定，用FLAC3D进行建模分析，确定了路基的最值沉降位置及合理变形规律，计算出了拓宽路基应力及差异沉降量以及加入格栅后路基沉降量，得出了新老路基差异沉降产生的原因。　　(4)高填方路基拓宽差异沉降及路基结合部位处治技术研究　　通过本试验段工程现状与前期施工方案的对比研究，确定了采用钢塑格栅作为高填方路基加筋材料，并结合台阶形边坡与分层填筑夯实等措施完成路基拓宽，得到显著的施工效果，并通过对选定的断面进行施工期间及工后沉降观测分析研究，得到了路基沉降变化规律，并与数值模拟沉降结果进行对比分析，达到了有效控制沉降，保证路基整体强度及稳定性的目的。
作者：	温小康
专业：	建筑与土木工程
导师：	王清标;张立丰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东科技大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文