由側向變形引起的路基沉降室內試驗和計算方法研究.pdf

1、路基沉降計算一直是巖土工程研究的重點方向之一，其準確與否將直接關系到工程的設計、施工和安全。目前，常用的計算方法都是基于土體一維壓縮試驗和 Tezaghi一維固結理論來開展的，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)生剪應力，土體處于平面應變狀態(tài)，土體的變形是在二維應力條件下產(chǎn)生的。目前所采用的常規(guī)沉降計算方法，都忽略了剪應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的，是瞬時發(fā)生的，和本文所指出的剪切變形有本質的區(qū)別。 本文首先通過大量的室內試驗對軟土地基側向變形機理進行了研究，同時研究了側向變形的各影響因素。在總結前人研究的基礎上提出了一種可以考慮側向變形的沉降計算方法。具體研究方法和成果介紹如下： 1)提出了軟土路基側向變形的研究意義，并且對國內、外文獻中有關路基側向變形和沉降內容的資料進行了總結。重點論證了側向變形對沉降的影響

3、貫穿于沉降的整個過程以及剪應力對沉降曲線的影響，有別于傳統(tǒng)的認為側向變形引起的沉降即為瞬時沉降的觀點。 2)進行了大量的室內三軸不排水、排水蠕變以及平面應變條件下的蠕變試驗對側向變形機理以及側向變形的影響因素進行了研究。得出了一些有意義的結論：荷載作用下軟土的瞬時應變與應力的關系是非線性的；在不排水條件下軟土的側向變形是向外發(fā)展的，在排水情況下側向變形既有鼓脹過程也有收縮過程；加荷速率對側向變形的發(fā)展影響不明顯；軟土的側向變形變

4、化形式與所受到的剪應力水平存在對應關系，在低剪應力水平下路基軟土的側向變形對沉降的影響是不顯著，在高剪應力水平下路基軟土的側向變形對沉降的影響不能忽視，剪應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算方法進行了總結，建立了考慮土體側向應變的沉降計算方法。提出了兩個修正系數(shù)對分層總和法進行修正，即體變修正系數(shù)m<,sv>和側向位移修正系數(shù)m<,sl>其中m<,sv>按照司開普頓和比倫方法進行計算；m按照本文建

5、立的計算式求解。由于寬、窄路堤下剪應力分布形式不同，我們分別推導了這兩種條件下m<,sl>的計算式。 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，對最大側向變形和沉降的關系、側向變形和時間的關系等進行了研究。得出了粵東地區(qū)側向位移修正值m<,sl>的經(jīng)驗值；最大側向變形和沉降的關系曲線由3段線段組成；側向變形和時間的關系曲線和剪應力水平有關；路基的側向變形曲線和土的泊松比、非線性、路堤的剛度等因素有關，