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干湿循环和压实度对豫东路基粉土强度和变形的影响
| 论文题名： | 干湿循环和压实度对豫东路基粉土强度和变形的影响 |
| 关键词： | 路基施工;粉土材料;干湿循环;力学特性;压实度 |
| 摘要： | 河南省东部区域为黄河冲积平原，粉土广泛分布，在公路建设中常以粉土作为路基填筑材料。干燥蒸发和降水入渗等原因常使路基土体经历多次干湿循环作用，路基土体亦会出现不完全压实的情况，随着公路交通流量的日益增加，这些因素可能导致公路出现不均匀沉降等病害。本文针对干湿循环和压实度对豫东路基粉土强度和变形的影响，通过室内试验对粉土的力学特性进行了系统的研究，并结合非饱和土力学原理，进一步分析了影响豫东粉土力学特性的主要因素。本文的主要研究成果为： （1）室内试验测得豫东粉土的基本物理性质指标和静态路用性能指标。 （2）利用GCTS试验，测得不同压实度粉土的土-水特征曲线，结果表明：过渡段某含水率对应的基质吸力随着粉土压实度的增大而减小；过渡段某饱和度对应的基质吸力随着粉土压实度的增大而增大。最后使用van Genuchten模型对实测数据进行了拟合。 （3）干湿循环和压实度对粉土的压缩特性指标具有较大的影响。饱和粉土试样的压缩系数随着干湿循环次数的增加呈非线性增加，随着压实度的增加而减小；压缩模量随着干湿循环次数的增加呈非线性减小，随着压实度的增加而增加。 （4）干湿循环和压实度对抗剪强度指标有重要影响：饱和粉土粘聚力随着干湿循环次数的增加而减小，随着初始压实度的增加有小幅度增加，而内摩擦角受干湿循环作用和初始压实度的影响较小。最后给出预测豫东饱和粉土任意压实度和干湿循环次数下的粘聚力实用公式。含水率对抗剪强度指标亦有重要影响：非饱和粉土粘聚力随初始含水率的增加有先增大后减小的趋势，而内摩擦角受初始含水率的影响较小。最后利用正交试验设计法的基本思想，推导出预测任意初始含水率、初始压实度和经历多次干湿循环后的豫东粉土粘聚力的实用公式。 （5）结合豫东粉土的土-水特征曲线，运用非饱和土力学理论，探讨了 Bishop和Fredlund提出的抗剪强度公式的准确性，证实Bishop强度公式的局限性，并且分析了基质吸力对豫东粉土抗剪强度的作用规律和原因。 （6）利用有限单元软件Midas/GTS，探究干湿循环和压实度对路基沉降量的影响规律，分析得出在荷载作用下，随着干湿循环次数的增加，路基沉降量逐渐变大；随着路基粉土压实度的增加，路基沉降量减小。最后考虑压实度、含水率和干湿循环作用因素的影响，提出关于豫东粉土路基设计和施工的建议。 |
| 作者： | 李汶亚 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 姜彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北水利水电大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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