滨海水网区高速公路路基长期稳定性研究

论文摘要

高速公路路基将长期承受行车荷载及其它自然因素的影响,土体强度特性的逐渐退化将引起路基破坏、路面不平顺甚至开裂,影响其路用性能。本文结合河北省沧黄高速公路工程实际,采取理论分析与实验研究相结合的研究思路对滨海水网区路基填料的静、动强度特性及长期稳定性进行了全面系统的研究。主要研究成果如下：(1)提出了适合于滨海水网区路基填料的土水特征曲线,揭示了水分迁移对路基强度的影响规律。(2)试验研究了基于雨水入渗、蒸发、地下水毛细作用以及水分迁移引起的干湿循环条件下路基填料性能衰减规律,揭示了循环次数对路基土强度及变形特性影响规律(3)基于大量的静、动三轴试验,研究了路基填土及其石灰改良土的强度、变形规律,提出了含水量变化路基工程特性的影响及性能衰减规律。(4)分析了交通荷载在路基结构中的竖向分布规律,建立了交通荷载下路基动力三维有限元计算模型,分析了交通循环荷载对滨海水网区路基工作性状的影响,揭示了交通循环荷载作用下路基含水量变化对其沉降的影响规律,提出了相应的技术对策,解决了滨海水网区路基长期稳定性问题。

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第一章绪论

1.1 研究的必要性

1.2 国内外研究现状

1.2.1 土中水分迁移研究现状

1.2.2 干湿循环及动荷载作用下路基稳定性国内外研究状况

1.3 主要研究内容

1.3.1 滨海水网区高速公路路基土中水分迁移变化规律研究

1.3.2 干湿循环条件下路基填料性能衰减规律研究

1.3.3 基于路基土含水量变化影响的行车荷载作用下性能衰减研究

1.4 主要研究方法

第二章滨海水网区高速公路路基土中水分迁移变化规律研究

2.1 路基水分主要来源分析

2.2 滨海水网区路基土水分迁移机理

2.2.1 土体中水的形态

2.2.2 水分迁移的驱动力

2.2.3 土水势理论

2.2.4 土水势构成

2.2.5 土中水运动基本方程

2.3 滨海水网区土水特征曲线研究及湿化变形机理

2.3.1 土水特征曲线

2.3.2 滨海水网区路基土渗透系数

2.3.3 路基土的湿化及其原理

2.4 滨海水网区路基土强度研究

2.4.1 饱和、非饱和土强度特性

2.4.2 饱和土三轴试验

2.4.3 非饱和土三轴实验

2.5 小结

第三章路基土干湿循环试验研究

3.1 素土的干湿循环试验

3.1.1 试验方法

3.1.2 试验结果及分析

3.2 石灰改良土的干湿循环试验

3.2.1 试验方法

3.2.2 试验结果及分析

3.3 干湿循环条件下路基填料破坏过程分析

3.4 干湿循环条件下路基填料强度衰减机理分析

3.5 小结

第四章路基土静动态工程特性试验研究

4.1 路基土静态强度特性研究

4.1.1 土样的制备

4.1.2 试验方法

4.1.3 试验结果及分析

4.2 行车荷载作用下路基土动态特性试验研究

4.2.1 动三轴试验原理

4.2.2 动三轴试验步骤

4.2.3 试验结果整理分析

4.3 含水率对路基土静动强度特性的影响

4.3.1 含水率对静态强度的影响

4.3.2 含水率对动态强度的影响

4.3.3 总结

4.4 小结

第五章基于含水量变化引起的滨海水网区路基稳定性研究

5.1 交通荷载的动力特征及函数表达

5.1.1 车辆荷载的描述分析

5.1.2 车辆荷载的函数表达

5.2 交通荷载对路基的作用

5.2.1 路基结构与受力特点

5.2.2 路基工作区深度

5.3 交通荷载作用下路基顶面及路基土中的竖向应力分布规律

5.3.1 轴载对路基顶面竖向应力的影响

5.3.2 路面结构对路基顶面竖向应力的影响

5.3.3 交通荷载作用下路基土中的竖向应力分布规律

5.4 高速公路行车荷载下路基动力学性能分析

5.4.1 汽车荷载模型的建立

5.4.2 路基与土体模型的建立

5.4.3 车辆动荷载作用下路面三维有限元计算结果和分析

5.4.4 行车荷载作用下含水率变化对路基沉降变形影响研究

5.5 小结

第六章滨海水网区高速公路路基长期稳定性控制技术

6.1 影响路基长期稳定性的因素

6.1.1 交通荷载的影响

6.1.2 含水率的影响

6.1.3 环境温度的影响

6.1.4 填料的影响

6.1.5 路面结构的影响

6.1.6 密实度的影响

6.1.7 小结

6.2 滨海水网区高速公路路基长期稳定性的控制

6.2.1 设计控制措施

6.2.2 施工控制措施

6.2.3 养护控制措施

6.3 小结

第七章结论与展望

7.1 研究结论

7.2 进一步研究的建议

参考文献

作者简历

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