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考虑流变的软土路基工后沉降分析

作　者: 周珊珊
导　师: 雷华阳
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 流变蠕变试验工后沉降软土路基有限元分析
分类号: U213.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了满足日益增长的客货运输需求,我国已掀起建设高速铁路的狂潮。高速铁路采用无碴轨道技术,而无碴轨道高速铁路的最主要的技术要求就是对工后沉降要求极为严格。现行的规范对于土的长期固结、流变等对于复合地基的长期影响还缺乏研究,这些研究对于无碴轨道路基工后沉降的影响可能显得很显著。我国软土地区分布广泛,软土具有显著的流变特性,研究软土的流变对于工后沉降的影响,具有重要的意义。本文在蠕变试验的基础上,通过ABAQUS有限元软件建立了考虑流变的路基固结沉降模型,计算了路基沉降值,并与不考虑流变的沉降值进行比较,分析了流变对于后沉降的影响程度。具体做了以下工作:1.在查阅、研究流变学术成果的基础上,进行了软土的固结试验和蠕变试验,得到了软土在不同应力水平下的应变-时间关系曲线、应变-应力等时曲线等较为系统的关系曲线;根据试验成果分析了天津市滨海新区淤泥质粉质粘土的流变特性,得出其应力应变关系的非线性;2.根据试验成果和时间硬化法则,建立了流变本构模型,并通过试验参数拟合确定了模型中的参数;3.应用数值分析软件ABAQUS,建立了考虑流变的路基沉降基本模型,计算分析了路基沉降值,并与不考虑流变的模型沉降值进行对比,得出了流变对于工后沉降的影响程度;4.在基本模型的基础上,进行了模型参数的灵敏度分析,研究了土体的粘聚力c、内摩擦角?、弹性模量E、蠕变参数A、m、n对于沉降的影响。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-22
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 路基工后沉降研究现状  11-13
    1.2.1 工后沉降的定义与组成  11-12
    1.2.2 工后沉降的预测方法  12-13
  1.3 CFG桩复合地基在路基沉降控制中的研究现状  13-16
    1.3.1 理论分析  14-15
    1.3.2 试验研究  15
    1.3.3 数值模拟  15-16
  1.4 软土流变研究现状  16-21
    1.4.1 流变试验研究现状  16-17
    1.4.2 流变本构模型的研究  17-19
    1.4.3 流变数值模拟研究现状  19-20
    1.4.4 流变在固结计算中的研究现状  20-21
  1.5 本文主要工作  21-22
第二章软土蠕变特性的试验研究  22-40
  2.1 概述  22-24
    2.1.1 试验仪器  22-23
    2.1.2 室内试验的加载方式  23-24
  2.2 试验目的及方案  24-25
    2.2.1 试验目的  24
    2.2.2 试验方案  24-25
  2.3 试验准备工作  25-26
    2.3.1 试样制备  25-26
    2.3.2 试样饱和  26
  2.4 试验步骤及内容  26-29
    2.4.1 软土的直剪快剪试验  26-27
    2.4.2 软土的蠕变试验  27-28
    2.4.3 流变试验的稳定标准  28-29
  2.5 试验结果及分析  29-39
    2.5.1 直剪快剪试验结果  29-30
    2.5.2 固结试验结果  30-31
    2.5.3 蠕变试验结果  31-39
  2.6 本章小结  39-40
第三章路基工后沉降数值计算的基本理论及参数确定  40-53
  3.1 工后沉降的组成  40-41
  3.2 ABAQUS有限元软件简介  41
  3.3 Drucker-Prager模型  41-46
    3.3.1 基本模型  41-43
    3.3.2 扩展的Drucker-Prager模型  43-46
  3.4 蠕变模型  46-48
    3.4.1 蠕变方程  46-47
    3.4.2 蠕变法则  47-48
  3.5 蠕变参数的确定  48-52
    3.5.1 主、次固结阶段的划分  48
    3.5.2 参数m的拟合  48-50
    3.5.3 参数n的拟合  50-51
    3.5.4 参数A的拟合  51-52
  3.6 本章小结  52-53
第四章软土路基工程工后沉降分析  53-72
  4.1 有限元模型的建立  53-56
    4.1.1 有限元模型概况  53-55
    4.1.2 计算参数的选取  55-56
  4.2 计算结果及分析  56-63
    4.2.1 沉降结果  56-61
    4.2.2 孔压变化  61-63
  4.3 模型参数灵敏度分析  63-71
    4.3.1 蠕变参数A的影响  63-64
    4.3.2 蠕变参数m的影响  64-66
    4.3.3 蠕变参数n的影响  66-67
    4.3.4 粘聚力c的影响  67-68
    4.3.5 内摩擦角? 的影响  68-69
    4.3.6 弹性模量E 的影响  69-70
    4.3.7 模型参数灵敏度  70-71
  4.4 本章小结  71-72
第五章结论与展望  72-74
  5.1 本文主要结论  72-73
  5.2 展望  73-74
参考文献  74-79
致谢  79

考虑流变的软土路基工后沉降分析

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