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原文传递复合加筋排水新材料加固路基变形与稳定分析

论文题名：	复合加筋排水新材料加固路基变形与稳定分析
关键词：	复合加筋排水褥垫;路基加固;路基变形;排水设计方法;温控强度参数折减;整体式塑料排水板
摘要：	复合加筋排水褥垫是一项在排水固结法加固软基的工程中替代水平排水砂垫层，同时具有水平排水和加筋作用的新技术。该技术是由河海大学岩土工程研究所刘汉龙教授等开发，且已获得国家专利(ZL02218323.X)。该技术与传统排水砂垫层相比具有以下优点：孔隙率大，排水通畅；抗拉强度高、柔性好，能明显提高路基稳定性和减少路堤不均匀沉降；重量轻，现场施工安装方便，施工效率高；工程造价低。本文首先介绍了复合加筋排水褥垫技术原理，其次利用室内实验研究褥垫材料的力学特性，结合数值分析探讨复合加筋排水褥垫加固路基机理和影响因素，建立了自动搜索安全系数与失稳部分的加筋路堤稳定分析方法，最后提出复合加筋排水褥垫加固路基的排水设计方法。另外试验研究了新型整体式塑料排水板力学和水力学性能。本文完成的主要工作概括如下： 1、介绍复合加筋排水褥垫技术的开发背景、结构形式、技术特点、施工工艺和适用范围。我国东部沿海部分地区缺砂，影响排水固结法处理道路软基的顺利开展，基于此开发了复合加筋排水褥垫技术替代水平排水砂垫层。其结构形式为外包土工布的条状塑料褥垫通过扒钉连接成井字形状的复合加筋排水褥垫，通过连接槽与塑料排水板连接，置于路基表面。软土地基固结时，地基孔隙水经由塑料排水板、条状加筋排水褥垫排出加固区外。 2、通过室内实验研究复合加筋排水褥垫材料芯体的压缩、拉伸性能。试验结果表明复合加筋排水褥垫材料芯抗压强度高，可满足承载要求；抗拉能力与延伸性良好。 3、利用室内试验研究新型整体式塑料排水板的物理、力学和水力学性能，并与传统的分离式塑料排水板性能进行对比分析。结果表明：与分离式排水板相比，整体式排水板芯板具有以下优点：(1)抗拉强度高、延性好，在复杂条件下施工，滤膜与芯板不易剥离脱开；(2)刚度大，抗侧向压曲能力强，在外力作用下齿肋不易倒伏，能较好保持通水沟槽的形状，通水能力强。 4、基于Biot固结有限元分析方法，利用试验得到的复合加筋排水褥垫材料特性，分析了复合加筋排水褥垫地基的变形特性。结果表明，与砂垫层相比，地基设置复合加筋排水褥垫层具有以下特点：可有效降低地基垂直附加应力，调整地基应力分布，排水效果良好，约束地基侧向变形，降低地基的沉降与不均匀沉降，抑制地基塑性区的开展。对复合加筋排水褥垫加筋效果的影响因素(软基模量、路堤高度和软土层厚度)进行探讨。结果表明：复合加筋排水褥垫层对于软弱地基、较低路堤和中等、深厚软土地基有较好的加筋效果。 5、在强度折减边坡稳定分析方法基础上，建立了利用温控参数自动搜索安全系数与失稳部分的加筋路堤稳定分析方法。通过对多个素土路堤边坡和加筋路堤边坡稳定性分析，建议了以计算迭代不收敛为主导，以特征点的位移突变性和塑性应变区发展过程为辅助的路堤边坡失稳评价标准；考察了加筋路堤边坡稳定分析中非确定性因素对计算精度的影响；对复合加筋排水褥垫堤稳定性进行分析，结果表明：与砂垫层堤相比，复合加筋排水褥垫可有效提高路堤边坡的稳定性。 6、提出了复合加筋排水褥垫软土路基排水设计方法，分析了复合加筋排水褥垫的排水能力，并与砂垫层的排水能力进行了对比，结果表明复合加筋排水褥垫排水能力明显优于砂垫层：经济性分析表明，与砂垫层相比，路堤设置复合加筋排水褥垫可节省造价。
作者：	蔡晓光
专业：	岩土工程
导师：	刘汉龙
授予学位：	博士
授予学位单位：	河海大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文