【博士】填砂路堤力學(xué)行為與設(shè)計(jì)方法

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度：2008　　直接采用資源豐富、分布廣泛的天然砂作為道路互程路堤填料，不僅可以有效解決沙漠地區(qū)、內(nèi)陸水網(wǎng)密集地區(qū)、沿海地區(qū)優(yōu)質(zhì)路堤填料缺乏的問題，而且可以避免取土對(duì)耕地、農(nóng)田的破壞，同時(shí)可為天然砂提供合理的利用途徑。因此，填砂路堤技術(shù)的推廣應(yīng)用，對(duì)于提高道路工程建設(shè)水平、保護(hù)耕地、保護(hù)生態(tài)環(huán)境意義重大。由于天然砂為無粘性的散粒體材料，其力學(xué)性能與傳統(tǒng)路堤填料有較大差異，目前在填砂路堤的應(yīng)用上主要存在力學(xué)行為認(rèn)識(shí)不夠、設(shè)計(jì)方法不合理以及設(shè)計(jì)規(guī)范滯后等問題。　　本文通過室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值分析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、模型試驗(yàn)等手段，對(duì)填砂路堤的穩(wěn)定特性、變形特性等力學(xué)行為及相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算理論與方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了基予穩(wěn)定與變形控制的填砂路堤沒計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法，并給出了填砂路堤的設(shè)計(jì)指標(biāo)體系。最后，結(jié)合實(shí)體工程對(duì)填砂路堤技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析，并對(duì)本文的研究成果進(jìn)行了檢驗(yàn)。本文主要完成研究工作有：　　 (1)通過室內(nèi)試驗(yàn)研究天然砂填料的物理特性、力學(xué)特性，對(duì)其路用性能進(jìn)行分析，提出砂壤料的分類標(biāo)準(zhǔn)?！　? (2)將強(qiáng)度折減法引入到填砂路堤的穩(wěn)定性研究之中，并采用強(qiáng)度折減與快速拉格朗曰法相結(jié)合的手段，從潛在滑動(dòng)藤形態(tài)與安全系數(shù)兩個(gè)方面對(duì)填砂路堤的穩(wěn)定特征進(jìn)行研究，得到了不同時(shí)段、不同方案的填砂路堤穩(wěn)定性規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上，提獺了一些工程設(shè)計(jì)優(yōu)化建議。　　 (3)針對(duì)填砂路堤邊坡的構(gòu)造特點(diǎn)，推導(dǎo)了具有包邊層的砂路堤邊坡穩(wěn)定性分柝的雙楔形體法極限平衡解，并提出采黑啟發(fā)式模擬退火算法對(duì)填砂路堤邊坡潛在滑動(dòng)面進(jìn)行搜索。該方法克服了強(qiáng)度折減法在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，可以作為填砂路堤穩(wěn)定分析的可靠手段?！　? (4)將彈塑性平面有限單元法與Biot固結(jié)理論結(jié)合，建立了填砂路堤變形分板的有限單元模型。通過對(duì)填砂路堤鯰變形特性進(jìn)行分析，得到了填砂路堤變形的分布規(guī)律，提出了填砂路堤工程設(shè)計(jì)上的優(yōu)化建議?！　? (5)提出了基于穩(wěn)定與變形控制的填砂路堤設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法，給出填砂路堤的設(shè)計(jì)指標(biāo)體系。并結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)鍘說明了填砂路堤的設(shè)計(jì)過程?！　? (6)以具有代表性的工程——樂溫高速公路填砂路堤工程為依托，在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了一系列的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究了填砂路堤的穩(wěn)定性、壓實(shí)效果、承載力性能，對(duì)填砂路堤的應(yīng)用效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)本文研究成果進(jìn)行了檢驗(yàn)?！　? 采用天然砂作為路堤填料對(duì)保護(hù)環(huán)境、保護(hù)土地資源具有重要意義，符合資源節(jié)約型社會(huì)、環(huán)境友好型社會(huì)對(duì)道路工程建設(shè)的要求。本文的研究成果對(duì)予填砂路堤技術(shù)的推廣與應(yīng)耀具有重要的價(jià)值?！　? 共145頁

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