由側(cè)向變形引起的路基沉降室內(nèi)試驗(yàn)和計(jì)算方法研究.pdf

1、路基沉降計(jì)算一直是巖土工程研究的重點(diǎn)方向之一，其準(zhǔn)確與否將直接關(guān)系到工程的設(shè)計(jì)、施工和安全。目前，常用的計(jì)算方法都是基于土體一維壓縮試驗(yàn)和 Tezaghi一維固結(jié)理論來開展的，只是考慮了法向力作用下的變形。然而，路堤荷載范圍是有限的，在土體中將會產(chǎn)生剪應(yīng)力，土體處于平面應(yīng)變狀態(tài)，土體的變形是在二維應(yīng)力條件下產(chǎn)生的。目前所采用的常規(guī)沉降計(jì)算方法，都忽略了剪應(yīng)力引起的剪切變形以及由剪切變形所引起的沉降。一般文獻(xiàn)上把荷載引起的瞬間變形作為剪切

2、變形，該類方法是基于彈性理論土體體積相等的條件推導(dǎo)的，是瞬時(shí)發(fā)生的，和本文所指出的剪切變形有本質(zhì)的區(qū)別。 本文首先通過大量的室內(nèi)試驗(yàn)對軟土地基側(cè)向變形機(jī)理進(jìn)行了研究，同時(shí)研究了側(cè)向變形的各影響因素。在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上提出了一種可以考慮側(cè)向變形的沉降計(jì)算方法。具體研究方法和成果介紹如下： 1)提出了軟土路基側(cè)向變形的研究意義，并且對國內(nèi)、外文獻(xiàn)中有關(guān)路基側(cè)向變形和沉降內(nèi)容的資料進(jìn)行了總結(jié)。重點(diǎn)論證了側(cè)向變形對沉降的影響

3、貫穿于沉降的整個(gè)過程以及剪應(yīng)力對沉降曲線的影響，有別于傳統(tǒng)的認(rèn)為側(cè)向變形引起的沉降即為瞬時(shí)沉降的觀點(diǎn)。 2)進(jìn)行了大量的室內(nèi)三軸不排水、排水蠕變以及平面應(yīng)變條件下的蠕變試驗(yàn)對側(cè)向變形機(jī)理以及側(cè)向變形的影響因素進(jìn)行了研究。得出了一些有意義的結(jié)論：荷載作用下軟土的瞬時(shí)應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系是非線性的；在不排水條件下軟土的側(cè)向變形是向外發(fā)展的，在排水情況下側(cè)向變形既有鼓脹過程也有收縮過程；加荷速率對側(cè)向變形的發(fā)展影響不明顯；軟土的側(cè)向變形變

4、化形式與所受到的剪應(yīng)力水平存在對應(yīng)關(guān)系，在低剪應(yīng)力水平下路基軟土的側(cè)向變形對沉降的影響是不顯著，在高剪應(yīng)力水平下路基軟土的側(cè)向變形對沉降的影響不能忽視，剪應(yīng)力對沉降的影響貫穿于沉降全過程。 3)對目前主要的沉降計(jì)算方法進(jìn)行了總結(jié)，建立了考慮土體側(cè)向應(yīng)變的沉降計(jì)算方法。提出了兩個(gè)修正系數(shù)對分層總和法進(jìn)行修正，即體變修正系數(shù)m<,sv>和側(cè)向位移修正系數(shù)m<,sl>其中m<,sv>按照司開普頓和比倫方法進(jìn)行計(jì)算；m按照本文建

5、立的計(jì)算式求解。由于寬、窄路堤下剪應(yīng)力分布形式不同，我們分別推導(dǎo)了這兩種條件下m<,sl>的計(jì)算式。 4)通過粵東地區(qū)已建或在建的3條高速公路若干斷面的現(xiàn)場觀測資料的分析，對最大側(cè)向變形和沉降的關(guān)系、側(cè)向變形和時(shí)間的關(guān)系等進(jìn)行了研究。得出了粵東地區(qū)側(cè)向位移修正值m<,sl>的經(jīng)驗(yàn)值；最大側(cè)向變形和沉降的關(guān)系曲線由3段線段組成；側(cè)向變形和時(shí)間的關(guān)系曲線和剪應(yīng)力水平有關(guān)；路基的側(cè)向變形曲線和土的泊松比、非線性、路堤的剛度等因素有關(guān)，