零填过湿段路基路面综合设计研究

论文摘要

鲁西北平原地区缺乏理想的路基填筑材料,过湿土填料难以直接压实;由于地下水位高,路基承载力较低,影响了路面使用性能。通过对该地区的过湿土路基进行工业废渣改良,解决过湿段路基难以压实以及承载力较低的问题;本研究还对过湿段的路基路面结构进行了设计分析,提高结构整体的承载能力,确保路基在过湿条件下仍然能保持足够的承载力与稳定性。本论文首先对当地过湿土的物理力学性质进行分析,利用当地廉价丰富的工业废渣资源对当地劣等的路基填料过湿土进行改良。通过含水量损失试验、击实试验、无侧限抗压强度试验和加州承载比(CBR)试验对工业废渣改良后的过湿土压实性能以及强度和稳定性能进行研究,并根据过湿土不同的天然含水量和需要达到的压实度,提供了各种工业废渣改良土对应掺量参考值。研究结果表明,采用工业废渣对路床改良,可以解决过湿土路基压实以及零填过湿路段路基路面结构稳定问题。针对过湿段土基回弹模量低、承载力与稳定性能差等问题,本研究通过改变路床处理的厚度或底基层的厚度以及模量等,再利用有限元计算软件ABAQUS对鲁西北平原地区零填过湿段路基路面的结构进行计算分析,根据不同的过湿段工程条件,提供了基层及路床处理的厚度建议值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 过湿段道路修筑的研究现状
• 1.2.2 过湿段路基路面修筑技术的发展趋势
• 1.3 沥青路面设计中路基设计指标研究现状
• 1.3.1 沥青路面力学分析
• 1.3.2 沥青路面设计中路基设计指标研究现状
• 1.4 过湿段路基路面综合设计研究内容及技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 工业废渣改良过湿土的试验研究
• 2.1 引言
• 2.1.1 鲁西北地区路基填料资源概况及路基工程特点
• 2.1.2 工业废渣用于路基劣质填料改良的必要性和可行性初步分析
• 2.1.3 工业废渣改良过湿土研究技术路线
• 2.2 工业废渣改良土的施工（压实）特性研究
• 2.2.1 试验研究方法
• 2.2.2 试验结果及分析
• 2.3 工业废渣改良土强度和稳定性研究
• 2.3.1 试验研究方法
• 2.3.2 无侧限抗压强度试验结果及分析
• 2.3.3 CBR 试验结果及分析
• 2.4 工业废渣改良土适宜配合比分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 零填过湿段路基路面结构模型的建立
• 3.1 ABAQUS 岩土及道路工程工程数值计算中的应用研究现状
• 3.1.1 ABAQUS 软件概述
• 3.1.2 ABAQUS 中关于土体本构关系的应用介绍
• 3.1.3 地基平衡分析
• 3.2 三维有限元素模型建立
• 3.2.1 车轮与路面接触轮迹的确定
• 3.2.2 材料性质
• 3.2.3 路面模型假设
• 3.2.4 几何形状的模拟
• 3.2.5 边界条件
• 3.2.6 网格划分
• 3.2.7 有效路基深度的分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 荷载作用下零填过湿段路基路面结构计算
• 4.1 引言
• 4.2 计算分析指标的选取
• 4.2.1 弯沉值（Defection）
• 4.2.2 结构层的应力应变分析
• 4.2.3 永久变形（Permanent Deformation）
• 4.2.4 土基顶面的垂直压应变
• 4.3 计算结果分析
• 4.3.1 路表弯沉值
• 4.3.2 底基层应力和应变
• 4.3.3 公路结构的永久变形
• 4.3.4 土基顶面的垂直压应变
• 4.3.5 零填过湿段路基路面设计结构方案的分析讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 对过湿土处理的相关结论
• 5.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢