岩溶区加筋路堤处治技术的设计理论与数值模拟研究

论文摘要

岩溶分布非常广泛,且地质环境复杂多变,存在很多不确定的危险性因素,岩溶塌陷灾害日益频繁,且通常具有突然性,易造成巨大的损失和严重危害。在修筑高速公路时,由于岩溶塌陷造成路基破坏的情况时有发生,如何对其进行有效处治并减小其造成的危害是一个极大的难题,对其进行研究有很大的必要性。本文通过在路堤中铺设土工织物加筋体来防止这种突然性塌陷,从而减小岩溶塌陷带来的损失。将塌陷坑上方水平加筋体分为临空段、过渡段和锚固段三部分,对其各部分的受力和传力特性进行了分析推算,对锚固段采用比较符合实际情况的线弹塑性模型进行分析模拟,由基本方程导得锚固段水平加筋体弹塑性解答,并结合边界条件建立锚固段端点拔出量及传力长度的解算流程。通过具体的工程实例对弹塑性模型和全塑型模型下的分析结果进行了比较,得到了两种模型结果的误差分析,探讨不同临空段宽度、加筋体刚度、上覆土体高度、界面摩擦角等因素对临空段端部拔出量计算误差的影响,并分析上覆土体高度与锚固段传力长度之间的关系。利用离散元程序对土工织物加筋体处理含溶洞路基塌陷的情况进行了模拟,并对由不同的设计参数所引起的加筋体变形过程进行了数值模拟,然后将模拟分析结果与理论计算结果进行了对比,由于在模型中对加筋体周围的土体考虑有限,使得两者之间存在一定的误差,但是两者之间的趋势基本保持一致,验证了理论计算结果的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 岩溶地面塌陷及其危害
• 1.3 岩溶区路堤处治的研究现状
• 1.3.1 岩溶区路堤处治的国外研究现状
• 1.3.2 岩溶区路堤处治的国内研究现状
• 1.4 本文的主要工作及思路
• 第二章 岩溶区加筋路堤处治机理研究
• 2.1 概述
• 2.2 加筋体力学特性及加筋机理
• 2.2.1 加筋体力学特性
• 2.2.2 加筋体结构的特性
• 2.2.3 土工织物加筋机理研究现状
• 2.3 加筋体及界面室内试验方法
• 2.3.1 加筋界面室内试验研究
• 2.4 加筋路堤处治效果的相关影响因素
• 2.4.1 土工织物强度的发挥和破坏与地基土有关
• 2.4.2 土工织物固定方式对承载力的影响
• 2.4.3 填筑路堤的次序对土工织物加筋效果的影响
• 2.4.4 筋材挠度对加筋效果的影响
• 2.5 影响加筋土性质的界面参数
• 2.6 小结
• 第三章 岩溶区加筋路堤计算理论与设计方法研究
• 3.1 加筋路堤计算理论与设计方法研究现状
• 3.2 加筋体受力分析与设计理念
• 3.2.1 加筋体受力分析
• 3.2.2 加筋体设计关键值
• 3.3 水平加筋体三部分的受力分析计算
• 3.3.1 临空段受力计算方法
• 3.3.2 过渡段受力计算
• 3.3.3 加筋体锚固段极限抗拔力的计算
• 3.3.4 变形协调方程
• 3.3.5 考虑界面弹塑性特性的锚固段计算方法
• 3.4 实例分析
• 3.4.1 加筋体不同刚度对水平加筋体变形的影响分析
• 3.4.2 加筋体不同刚度对临空段竖向位移的影响分析
• 3.5 关键设计值分析
• 3.5.1 拔出量的分析
• 3.5.2 加筋体传力长度计算分析
• 3.6 小结
• 第四章 基于颗粒流分析的加筋路堤数值模拟分析
• 4.1 概述
• 4.2 颗粒流程序分析基本原理
• 4.2.1 离散单元法的基本思想
• 4.2.2 颗粒流程序的力学模型
• 4.2.3 常用接触本构模型
• 4.3 模型的建立及计算结果分析
• 4.3.1 颗粒生成的基本方法
• 4.3.2 模型边界的定义
• 4.3.3 设置模型初始条件
• 4.3.4 颗粒细观参数的确定
• 4.3.5 模型的建立
• 4.3.6 计算结果分析
• 4.4 小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A （攻读学位期间发表论文目录）
• 附录 B （攻读学位期间参与课题目录）