【博士】填砂路堤力學行為與設計方法

內容簡介

　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學交通運輸工程學院　　學位年度：2008　　直接采用資源豐富、分布廣泛的天然砂作為道路互程路堤填料，不僅可以有效解決沙漠地區(qū)、內陸水網密集地區(qū)、沿海地區(qū)優(yōu)質路堤填料缺乏的問題，而且可以避免取土對耕地、農田的破壞，同時可為天然砂提供合理的利用途徑。因此，填砂路堤技術的推廣應用，對于提高道路工程建設水平、保護耕地、保護生態(tài)環(huán)境意義重大。由于天然砂為無粘性的散粒體材料，其力學性能與傳統(tǒng)路堤填料有較大差異，目前在填砂路堤的應用上主要存在力學行為認識不夠、設計方法不合理以及設計規(guī)范滯后等問題。　　本文通過室內試驗、數值分析、現場試驗、模型試驗等手段，對填砂路堤的穩(wěn)定特性、變形特性等力學行為及相關設計計算理論與方法進行了系統(tǒng)研究，提出了基予穩(wěn)定與變形控制的填砂路堤沒計理念與設計方法，并給出了填砂路堤的設計指標體系。最后，結合實體工程對填砂路堤技術的應用效果進行了分析，并對本文的研究成果進行了檢驗。本文主要完成研究工作有：　　 (1)通過室內試驗研究天然砂填料的物理特性、力學特性，對其路用性能進行分析，提出砂壤料的分類標準?！　? (2)將強度折減法引入到填砂路堤的穩(wěn)定性研究之中，并采用強度折減與快速拉格朗曰法相結合的手段，從潛在滑動藤形態(tài)與安全系數兩個方面對填砂路堤的穩(wěn)定特征進行研究，得到了不同時段、不同方案的填砂路堤穩(wěn)定性規(guī)律，并在此基礎上，提獺了一些工程設計優(yōu)化建議?！　? (3)針對填砂路堤邊坡的構造特點，推導了具有包邊層的砂路堤邊坡穩(wěn)定性分柝的雙楔形體法極限平衡解，并提出采黑啟發(fā)式模擬退火算法對填砂路堤邊坡潛在滑動面進行搜索。該方法克服了強度折減法在實際應用中的局限性，可以作為填砂路堤穩(wěn)定分析的可靠手段?！　? (4)將彈塑性平面有限單元法與Biot固結理論結合，建立了填砂路堤變形分板的有限單元模型。通過對填砂路堤鯰變形特性進行分析，得到了填砂路堤變形的分布規(guī)律，提出了填砂路堤工程設計上的優(yōu)化建議?！　? (5)提出了基于穩(wěn)定與變形控制的填砂路堤設計理念、設計方法，給出填砂路堤的設計指標體系。并結合設計實鍘說明了填砂路堤的設計過程。　　 (6)以具有代表性的工程——樂溫高速公路填砂路堤工程為依托，在工程現場進行了一系列的現場試驗，研究了填砂路堤的穩(wěn)定性、壓實效果、承載力性能，對填砂路堤的應用效果進行了評價，對本文研究成果進行了檢驗?！　? 采用天然砂作為路堤填料對保護環(huán)境、保護土地資源具有重要意義，符合資源節(jié)約型社會、環(huán)境友好型社會對道路工程建設的要求。本文的研究成果對予填砂路堤技術的推廣與應耀具有重要的價值?！　? 共145頁

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