復雜條件下高填方路基拓寬差異沉降機理及其控制技術研究.pdf

1、隨著我國改革開放及“十二五”規(guī)劃的深入及發(fā)展，工程建設特別是鐵路及公路建設也迎來了飛速發(fā)展的黃金時期。交通量的增長，使現(xiàn)有道路的通行能力已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的迫切需求。因此，需要對現(xiàn)有道路進行拓寬加固處理，而由路基拓寬引起的差異沉降變形及路基路面結構層破壞等一系列問題也日益突出。特別是在地質(zhì)情況較為復雜，道路線形受限等因素下的黃土地區(qū)進行高填方路基填筑時，路基穩(wěn)定性是決定道路安全施工及合理運營的關鍵因素，而作為影響其穩(wěn)定性的不均勻沉降以及

2、由此造成的沉降裂縫則是此類工程所要解決的首要技術難題。因此，采取合理有效的高填方路基施工措施，降低路基不均勻沉降及沉降差，保證路基整體穩(wěn)定性，進而指導類似工程設計施工具有重要的研究意義。
　　一種新型土工合成材料---鋼塑土工格柵，以其較高的抗拉強度、較好的柔韌性、較低的蠕變量及較強的耐環(huán)境侵蝕特性，現(xiàn)已廣泛地用于公路、鐵路、邊坡、堤壩等巖土工程加筋加固領域。在豎向荷載作用下格柵借助其本身與填料之間良好的摩阻力作用，使格柵水平受力

3、構件（筋帶）產(chǎn)生水平拉力，不僅可以有效地限制土體不均勻沉降，還能顯著的提高整個路基的強度及穩(wěn)定性。然而，現(xiàn)有的高填方路基加筋理論及具體施工工藝并不是很完善，由于施工工藝的限制導致工程在竣工后及運營期間上部活荷載的作用下，路基容易出現(xiàn)局部沉降或者整體下沉等問題。因此，極有必要對高填方路基變形及穩(wěn)定性開展深入研究及探討。
　　本文以太興鐵路線靜游車站路基拓寬工程為依托，借助鋼塑格柵作為路基加筋材料，深入開展對高填方路基變形機理、沉降原

4、因、控制關鍵技術等方面的研究，同時借助FLAC3D對路基沉降等問題進行仿真模擬，計算路基應力差異沉降，最后借助具體工程實例進行本研究的現(xiàn)場試驗，通過優(yōu)化施工工藝，有效控制變形觀測，達到控制路基不均勻沉降，保證路基整體強度及穩(wěn)定性的目的。具體研究內(nèi)容及得到的主要研究結論如下:
　　(1)高填方路基變形機理及路基穩(wěn)定性方法研究
　　通過對高填方路基拓寬過程中破壞機理的研究，借助路基沉降計算及穩(wěn)定性分析方法，確定了路基產(chǎn)生不均勻沉

5、降的主要影響因素;通過采用強度折減法對路基穩(wěn)定性理論進行有限元分析，得出了拓寬路基塑性區(qū)的變化特征與強度折減系數(shù)之間的關系。
　　(2)高填方路基不均勻沉降關鍵技術研究
　　通過對格柵抗拉強度試驗的研究，揭示了格柵筋帶及格柵網(wǎng)格的抗拉強度與不同規(guī)格筋材之間的變化規(guī)律;并通過正交試驗設計原理對影響室內(nèi)拉拔試驗的各因素進行研究，確定了影響土土格柵筋土界面特性的因素及其加筋機理和筋土界面的破壞機理。
　　(3)FUP高填方路

6、基拓寬數(shù)值模擬分析研究
　　通過對拓寬路基的實際情況進行數(shù)值模擬及其各項參數(shù)的確定，用FLAC3D進行建模分析，確定了路基的最值沉降位置及合理變形規(guī)律，計算出了拓寬路基應力及差異沉降量以及加入格柵后路基沉降量，得出了新老路基差異沉降產(chǎn)生的原因。
　　(4)高填方路基拓寬差異沉降及路基結合部位處治技術研究
　　通過本試驗段工程現(xiàn)狀與前期施工方案的對比研究，確定了采用鋼塑格柵作為高填方路基加筋材料，并結合臺階形邊坡與分層填