PPT高填方路基沉降變形規(guī)律計(jì)算分析與研究講稿

高填方路基基立題依據(jù)在西部地區(qū)區(qū)丘陵、溝溝谷眾多，，高填路基基結(jié)構(gòu)型式式是不可避避免的。根根據(jù)已建高高速公路高高填路段的的病害調(diào)查查分析，發(fā)發(fā)現(xiàn)在高填填方段多存存在沉降病病害引起的的路面開裂裂、橋頭跳跳車現(xiàn)象。。因此，在在公路工程程界形成共共識：高填填方路基沉沉降變形問問題比穩(wěn)定定問題更普普通、更突突出，是路路基主要病病害之一。。對于高填方方路基沉降降變形規(guī)律律目前研究究還很少，，在相關(guān)的的公路建設(shè)設(shè)規(guī)范中對對高填路堤堤的變形要要求也幾乎乎是空白，，不能用于于指導(dǎo)在西西部地區(qū)高高路堤的設(shè)設(shè)計(jì)與施工工。因此本本論文基于于這個現(xiàn)狀狀，針對高高路堤的沉沉降變形規(guī)規(guī)律進(jìn)行計(jì)計(jì)算分析和和研究，同同時，本論論文也是西西部交通建建設(shè)科技項(xiàng)項(xiàng)目《高填方路堤堤沉降變形形規(guī)律研究究和壓實(shí)技技術(shù)研究》的一部分。。目錄概述路基填料的的工程性質(zhì)質(zhì)高路堤沉降降計(jì)算方法法介紹高路堤沉降降變形規(guī)律律分析工后差異沉沉降的計(jì)算算與分析高路堤沉降降變形規(guī)律律的有限元元分析結(jié)論與建議議第一章概概述在西部地區(qū)區(qū)修建高速速公路、機(jī)機(jī)場道路、、鐵路中，，高填方路路基是一種種常見的路路基結(jié)構(gòu)型型式。表1.1國內(nèi)一些高高填方路堤堤情況公路名稱最大填高（m）填料種類廣西自治區(qū)寨仁二級公路【2】>32填石晉焦高速公路【3】42土石混填廣西桂海高公路36.10硅質(zhì)灰?guī)r、砂巖、碳質(zhì)泥巖四川成都-南充高速公路32.3砂巖、頁巖土石混合料重慶萬州機(jī)場【5】35.37—九寨—黃龍機(jī)場104砂礫石料龍洞堡機(jī)場【6】54石灰?guī)r大塊碎石隴海鐵路天蘭段>70—內(nèi)昆鐵路橫江車站29.3泥巖加砂巖高路堤的特特點(diǎn)填筑高度大，，要求路堤堤本身具有有足夠的整體強(qiáng)度和和穩(wěn)定性；；路堤的自重重大，要求求地基的承承載力高；；填料的自重重大，填料料性能復(fù)雜雜多樣，自自身工后沉降降是一個不不容忽視的的問題。路堤沉降計(jì)計(jì)算的國內(nèi)內(nèi)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀地基沉降的的研究現(xiàn)狀狀a)地基的最終終沉降量計(jì)計(jì)算理論公式法法。數(shù)值分析法法。曲線擬合法法、遺傳算算法、神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和和灰色預(yù)測測法等。b)土的壓縮變變形隨時間間的發(fā)展過過程即固結(jié)結(jié)理論Terzaghi（太沙基）一一維固結(jié)理理論（1923年）Rendulic的二維Terzaghi——Rendulic固結(jié)理論（（1936年）Boit的三維固結(jié)理理論（1941年）。路堤填料自自身沉降的的研究現(xiàn)狀狀根據(jù)高填方方路堤分級級加荷的特特點(diǎn)，對常常規(guī)的分層層總和法進(jìn)進(jìn)行改進(jìn)的的分層總和和法（這是是論文依托托的西部課課題所采用用的方法））基于各種彈彈塑性模型型的數(shù)值分分析方法。。實(shí)測沉降資資料的回歸歸分析方法法。經(jīng)驗(yàn)公式法法，如德國國和日本的的工后沉降降估算公式式：S=h2/3000。論文主要研研究內(nèi)容和和研究方法法圖1.1論文研究思思路框圖沉降計(jì)算方法選擇沉降變形規(guī)律與差異沉降規(guī)律對比分析調(diào)研典型填料選擇填料試驗(yàn)填料物理、力學(xué)參數(shù)確定常規(guī)計(jì)算方法結(jié)論建議立題數(shù)值分析方法第二章路路基填料的的工程性質(zhì)質(zhì)路基填料類類型選擇粗粒料b.細(xì)粒料砂巖土石混混合料粉粉質(zhì)粘粘土泥巖土石混混合料砂砂類類土鈣質(zhì)頁巖土土石混合料料頁頁巖土土填料主要試試驗(yàn)內(nèi)容粗粒料的巖巖性試驗(yàn)填料的擊實(shí)實(shí)試驗(yàn)填料的固結(jié)結(jié)壓縮試驗(yàn)驗(yàn)填料的直剪剪、三軸試試驗(yàn)2.1路堤填料試試驗(yàn)結(jié)果典型填料巖巖性試驗(yàn)根據(jù)對西部部地區(qū)三種種典型粗粒粒料進(jìn)行巖巖性試驗(yàn)及及文獻(xiàn)中對對公路填石石料劃分標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的建議議，本論文文所選的三三種典型填填料中砂巖巖屬于中硬硬巖，泥巖巖和鈣質(zhì)頁頁巖均屬于于軟質(zhì)巖石石。填料的擊實(shí)實(shí)試驗(yàn)粗粒料的最最大干密度度試驗(yàn)細(xì)粒料的最最大干密度度試驗(yàn)粗粒料的最最大干密度度試驗(yàn)結(jié)果果填料類型巖石級配試驗(yàn)方法最佳含水量(%)最大干密度(kN/m3)砂巖粗料(20～38㎜)占60%φ15㎝筒，Dmax=38㎜5.821.6粗料(20～38㎜)占40%φ15㎝筒，Dmax=38㎜7.021.4粗料(20～38㎜)占20%φ15㎝筒，Dmax=38㎜6.921.1泥巖粗料(20～38㎜)占60%φ15㎝筒，Dmax=38㎜5.4821.8粗料(20～38㎜)占40%φ15㎝筒，Dmax=38㎜6.3021.5粗料(20～38㎜)占20%φ15㎝筒，Dmax=38㎜7.6821.4鈣質(zhì)頁巖粗料(20～38㎜)占60%φ15㎝筒，Dmax=38㎜6.6521.5粗料(20～38㎜)占40%φ15㎝筒，Dmax=38㎜7.3121.2粗料(20～38㎜)占20%φ15㎝筒，Dmax=38㎜7.8220.9表2.1粗粒填料重重型擊實(shí)試試驗(yàn)結(jié)果表2.2粗粒填料的的大筒擊實(shí)實(shí)試驗(yàn)結(jié)果果填料類型巖石級配試驗(yàn)方法最佳含水量(%)最大干密度(kN/m3)砂巖粗料(20～60㎜)占60%φ28㎝筒，Dmax=60㎜6.221.9粗料(20～60㎜)占40%φ28㎝筒，Dmax=60㎜6.521.6粗料(20～60㎜)占20%φ28㎝筒，Dmax=60㎜8.121.4泥巖粗料(20～60㎜)占60%φ28㎝筒，Dmax=60㎜5.6121.9粗料(20～60㎜)占40%φ28㎝筒，Dmax=60㎜6.8521.7粗料(20～60㎜)占20%φ28㎝筒，Dmax=60㎜7.9021.2鈣質(zhì)頁巖粗料(20～60㎜)占60%φ28㎝筒，Dmax=60㎜2.9521.7粗料(20～60㎜)占40%φ28㎝筒，Dmax=60㎜7.1221.2粗料(20～60㎜)占20%φ28㎝筒，Dmax=60㎜7.4921.0由如上兩表表可以看出出，對于強(qiáng)強(qiáng)度較低的的土石混合合填料，采采用大筒擊擊實(shí)與重型型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)實(shí)試驗(yàn)結(jié)果果基本一致致。對于較較為堅(jiān)硬的的土石混合合填料（如如砂巖），，大筒擊實(shí)實(shí)試驗(yàn)結(jié)果果略大于標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試筒試試驗(yàn)結(jié)果。。這表明對對于較為堅(jiān)堅(jiān)硬的土石石混合填料料，應(yīng)采用用較大的試試筒進(jìn)行擊擊實(shí)試驗(yàn)或或?qū)υ囼?yàn)結(jié)結(jié)果進(jìn)行修修正。細(xì)粒土的最最大干密度度試驗(yàn)結(jié)果果圖2.1頁巖土擊實(shí)實(shí)曲線圖2.2粉質(zhì)粘土擊擊實(shí)曲線圖2.3砂類土擊實(shí)實(shí)曲線填料的變形形特性試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果砂巖壓縮試試驗(yàn)e-p曲線泥巖壓縮試試驗(yàn)e-p曲線鈣質(zhì)頁巖壓壓縮試驗(yàn)e-p曲線粗粒料壓縮縮試驗(yàn)結(jié)果果細(xì)粒填料壓壓縮試驗(yàn)結(jié)結(jié)果圖2.8砂類土固結(jié)結(jié)試驗(yàn)e-p曲線圖2.7頁巖土固結(jié)結(jié)試驗(yàn)e-p曲線圖2.9粉質(zhì)粘土固結(jié)結(jié)試驗(yàn)e-p曲線壓縮模量E1-2與最大干密度度關(guān)系結(jié)論：填料干干密度越大，，壓縮模量E1-2越大。細(xì)粒料最大干干密度與壓縮縮模量粗粒料最大干干密度與壓縮縮模量填料的強(qiáng)度特特性試驗(yàn)結(jié)果果表2.5達(dá)渝路三種典典型填料的三三軸試驗(yàn)結(jié)果果填料類型土石比例試驗(yàn)密度(kN/m3)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C（kPa）φ（°）砂巖混合填料40：6019.0354.525.919.9781.030.820.6572.033.8泥巖混合填料40：6019.0034.126.520.0373.328.420.6158.531.6鈣質(zhì)頁巖混合填料40：6018.9527.825.119.8851.727.720.5759.330.3表2.6細(xì)粒填料三軸軸試驗(yàn)結(jié)果土類干密度(kN/m3)C(kPa)Φ(°)RfKnGFD試驗(yàn)方法粉質(zhì)粘土18.554528.50.782450.310.270.103.10CU18.023325.70.861530.370.33-0.132.25CU頁巖土19.412832.70.795100.450.250.154.20CU18.504029.50.823050.340.30.082.70CU砂類土18.841531.90.814600.390.320.174.50CU18.202028.20.772650.360.400.152.95CU2.2本章小結(jié)通過對粗粒填填料和細(xì)粒填填料進(jìn)行擊實(shí)實(shí)試驗(yàn)、固結(jié)結(jié)壓縮試驗(yàn)和和三軸試驗(yàn)等等，得出了各各種填料的最最大干密度與與最佳含水量量、e-p固結(jié)壓縮曲線線、壓縮模量量及抗剪強(qiáng)度度等各項(xiàng)物理理力學(xué)指標(biāo)，，為高填方路路堤的沉降變變形規(guī)律分析析提供計(jì)算參參數(shù)。第三章改改進(jìn)分層總和和法對于地基沉降降，最常用的的計(jì)算方法是是分層總和法法。而填筑體體自身沉降有有其獨(dú)自特點(diǎn)點(diǎn)，即路堤填填筑過程是一一個逐級加荷荷過程，隨填填土增加，各各填筑層既是是荷載又是受受壓層；同時時，路堤的逐逐級加載施工工，也使其變變形機(jī)理與一一次加荷不同同。這使得在在填土自身壓壓縮量計(jì)算中中不能直接采采用分層總和和法，必須根根據(jù)填土自身身的壓縮特點(diǎn)點(diǎn)，對分層總總和法進(jìn)行改改進(jìn)。西部課題《高填方路堤沉沉降變形規(guī)律研究究及壓實(shí)技術(shù)術(shù)》對該方法進(jìn)行了研研究，提出了了可用于自身沉降計(jì)算算的改進(jìn)分層層總和法。論文對該方法法進(jìn)行簡單介介紹，并采用改進(jìn)分分層總和法計(jì)計(jì)算和分析高路堤的的沉降變形規(guī)規(guī)律。圖3.1堤身內(nèi)部應(yīng)力力關(guān)系路堤各層沉降降計(jì)算各分層最終沉沉降量計(jì)算公公式第I層土自身壓縮縮量計(jì)算整個路堤的最最終沉降量計(jì)計(jì)算或路堤填土的沉沉降與時間關(guān)關(guān)系第I層填土填筑后后至某一時刻刻T（T>tI）壓縮變形量計(jì)計(jì)算：式中：ST（I）—第I層填土在自重重及其上覆填填土荷重作用用下的沉降值；SLT（I）—第I層土下面土層層從tI到T時刻所發(fā)生的的固結(jié)沉降值。圖3.2填料自身壓縮縮填料分層壓縮縮圖第四章高高路堤沉降變變形規(guī)律分析析計(jì)算路堤典型型斷面圖假設(shè)條件a)地基為水平地地基；圖4.1計(jì)算路堤典型型斷面表4.1砂巖、泥巖、、頁巖填料計(jì)計(jì)算工后沉降降一覽表填料種類壓實(shí)情況不同高度的工后沉降值/(㎝)干密度(kN/m3)壓實(shí)度10m15m20m25m30m35m砂巖19.10.872.294.286.468.7110.9313.1920.10.921.582.924.365.837.298.7221.20.961.252.313.454.605.756.87泥巖19.00.875.3810.2915.9021.9828.3634.9119.80.912.775.378.4111.7515.3018.9920.80.952.374.537.029.7212.5615.48鈣質(zhì)頁巖19.050.886.0711.4017.3823.7530.3236.9819.90.922.655.117.9511.0614.3417.7420.996.32.224.226.498.9411.5014.12表4.2砂類土、頁巖巖土和粉質(zhì)粘粘土填料計(jì)算算工后沉降一一覽表填料種類壓實(shí)情況不同高度的工后沉降值/(㎝)干密度(kN/m3)壓實(shí)度10m15m20m25m30m35m砂類土17.720.915.6810.5315.8021.2026.6031.9118.920.954.438.0611.8915.7519.5423.2019.30.993.115.618.2410.8713.4515.92頁巖土17.840.887.7114.3921.8129.6437.6745.7618.760.934.989.2013.8318.6823.6128.5419.530.973.747.0010.6414.5118.4822.50粉質(zhì)粘土17.390.916.5012.6820.0228.2437.1446.5618.160.955.239.9115.2821.1327.3433.7918.670.983.596.8310.5714.6719.0223.56填方高度對路路堤自身沉降降的影響圖4.2砂巖填料高度度—工后沉降曲曲線圖4.3粉質(zhì)粘土填料料高度-工后沉降曲線線填料類型對自自身沉降的影影響表4.4不同填料30m路基高度堤頂頂工后沉降一一覽表填料種類壓實(shí)情況工后沉降值(cm)工后沉降值與路堤高度比值/(%)干密度(kN/m3)壓實(shí)度砂巖20.100.927.290.24鈣質(zhì)頁巖19.900.9214.340.48泥巖19.800.9115.300.51頁巖土18.760.9323.610.79砂類土17.720.9126.600.89粉質(zhì)粘土17.390.9137.141.24排水條件對自自身沉降的影影響假設(shè)如下幾種種不同的固結(jié)結(jié)速率：1.固結(jié)系數(shù)為試試驗(yàn)值；(實(shí)際的固結(jié)情情況)2.固結(jié)系數(shù)提高高一倍；3.固結(jié)系數(shù)降低低一倍。表4.5各種固結(jié)速率率下的工后沉沉降（35m路堤）填料類型固結(jié)情況123泥巖填料18.9912.5224.85粉質(zhì)粘土33.7925.0339.06工后沉降發(fā)展展趨勢圖30m高路堤不同填填料工后沉降降與時間曲線線填料壓實(shí)度對對自身沉降的的影響圖填料工后沉降降與壓實(shí)度關(guān)關(guān)系本章結(jié)論隨著填高增加加，填料自身身工后沉降量量也在不斷增增加；當(dāng)填高高大于10m，填料的自身壓壓縮沉降量不不容忽視；提高填料壓實(shí)實(shí)度，是減小小路堤工后沉沉降量的一個個有效措施；；選擇粗粒料或或者透水性良良好的材料作作為路基填料料，也是減少少工后沉降量量的一個有效效措施；根據(jù)工后沉降降發(fā)展趨勢，，選擇合適的的預(yù)壓期也可可以有效降低低工后沉降量量。第五章工工后差異沉降降的計(jì)算與分分析工后差異沉降降的研究意義義從分析路面局局部裂縫和路路面局部破壞壞的產(chǎn)生條件件看，路面局局部破壞的產(chǎn)產(chǎn)生是其受力力狀況發(fā)生改改變，出現(xiàn)了了局部應(yīng)力集集中現(xiàn)象.而整體均勻的的工后沉降，，即使數(shù)值較較大，也不會會對路面造成成較大的破壞壞。因此目前前在工程界形形成共識的是是：對于路面結(jié)構(gòu)構(gòu)，破壞性最最大的是路基基的工后差異異沉降。工后差異沉降降的標(biāo)準(zhǔn)探討討不均勻沉降坡坡差，以控制制在4‰以內(nèi)為宜。對于填挖交界界或橋臺等不不均勻沉降較較集中部位，，不均勻沉降降控制以2cm為宜。工后差異沉降降計(jì)算方法圖5.1不均勻沉降示示意圖式中：SA、SB—A、B兩點(diǎn)的沉降值；△l—A、B兩點(diǎn)間距離。差異沉降分析析各種工況圖5.21:5斜坡地形計(jì)算算工況圖5.41:1斜坡地形計(jì)算算工況圖5.31:2斜坡地形計(jì)算算工況不考慮地基沉沉降的路堤差差異沉降計(jì)算算a.沒有預(yù)壓期的的路堤差異沉沉降b.預(yù)壓6個月的路堤差差異沉降c.預(yù)壓12個月的路堤差差異沉降表5.11:5斜坡地基填料在不同預(yù)預(yù)壓期的差異異沉降一覽表表填料種類斜坡地基坡比工況1填料自身沉降值/(cm)工況2填料自身沉降值/(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:50.450.20.060.00.010.01.340.70.470.20.010.0泥巖0.840.40.290.10.150.12.61.31.640.81.090.5頁巖0.800.40.260.10.130.12.461.21.520.80.980.5砂類土1.690.80.290.10.090.04.852.42.011.00.870.4頁巖土1.700.90.530.30.250.14.222.12.571.31.620.8粉質(zhì)粘土2.061.00.980.50.620.36.183.14.622.33.621.8表5.21:2斜坡地基填料在不同預(yù)預(yù)壓期的差異異沉降一覽表表填料種類斜坡地基坡比工況1填料自身沉降值/(cm)工況2填料自身沉降值/(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:21.580.80.450.20.160.12.781.40.990.50.360.2泥巖2.771.41.480.70.930.55.642.83.591.82.371.2頁巖2.651.31.380.70.850.45.302.73.291.62.131.1砂類土5.682.81.890.90.770.410.15.14.222.11.820.9頁巖土4.982.52.501.31.500.88.854.45.412.73.411.7粉質(zhì)粘土6.503.34.262.13.201.613.56.81025.17.994.0填料種類斜坡地基坡比工況1填料自身沉降值/(cm)工況2填料自身沉降值/(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:14.362.21.440.70.520.35.712.92.041.00.750.4泥巖8.414.25.072.53.301.712.536.38.024.05.302.7頁巖7.954.04.672.32.981.511.695.87.323.74.722.4砂類土15.807.96.113.12.591.320.9210.58.784.43.781.9頁巖土13.836.97.914.04.912.518.639.311.465.77.243.6粉質(zhì)粘土20.0210.014.447.211.195.630.6415.323.2911.618.319.2表5.31:1斜坡地基填料在不同預(yù)預(yù)壓期的差異異沉降一覽表表不考慮地基沉降降的差異沉降降分析結(jié)果不預(yù)壓的情況況,1:5的斜坡地基差差異沉降可以以滿足0.4%的控制指標(biāo)，，對于1:2斜坡地基，細(xì)細(xì)粒填料不能能滿足0.4%的差異沉降指指標(biāo)，但超過過不多（一般般小于0.6%）。對于1:1斜坡地基，除除少數(shù)壓縮性性小的巖石填填料外，一般般都超過了0.4%的差異沉降指指標(biāo)，在路堤堤高度較高的的情況下，差差異沉降率可可能更大（最最大達(dá)到1.5%），會對路面面造成造成嚴(yán)嚴(yán)重影響。預(yù)壓6個月,1:5和1:2的斜坡地基差差異沉降可以以滿足0.4%的控制指標(biāo)，，對于1:1斜坡地基，少少數(shù)壓縮性較較高填料不滿滿足差異沉降降要求(其中粉質(zhì)粘土土較大（1.16%）。預(yù)壓12個月,1:5和1:2、1:1的斜坡地基差差異沉降基本本可以滿足0.4%的控制指標(biāo)，，少數(shù)壓縮性性較高填料不不滿足差異沉沉降要求(其中粉質(zhì)粘土土較大（0.9%）。從計(jì)算結(jié)果可可以看出，合合適的預(yù)壓期期可有效減少少填料的差異異沉降，如：：采用頁巖土土填筑的情況況下，對于1:1地基，不預(yù)壓壓、預(yù)壓6個月、預(yù)壓12個月其差異沉沉降率分別為為：0.69%，0.40%，0.25%?？紤]地基沉降降的路堤差異異沉降分析(1)地基沉降10cm的情況表5.41:5斜坡地基填料料在不同預(yù)壓壓期的差異沉沉降一覽表填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:510.455.23.261.61.130.611.345.73.671.81.110.6泥巖10.845.43.491.71.270.612.606.34.842.42.211.1頁巖10.85.43.461.71.250.612.466.24.722.42.101.1砂類土11.695.83.491.71.210.614.857.45.212.61.991.0頁巖土11.75.93.731.91.370.714.227.15.772.92.741.4粉質(zhì)粘土12.066.04.182.11.740.916.188.17.823.94.742.4填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:211.585.83.651.81.280.612.786.44.192.11.480.7泥巖12.776.44.682.32.051.015.647.86.793.43.491.7頁巖12.656.34.582.31.971.015.37.76.493.23.251.6砂類土15.687.85.092.51.890.920.1210.17.423.72.941.5頁巖土14.987.55.702.92.621.318.859.48.614.34.532.3粉質(zhì)粘土16.58.37.463.74.322.223.5211.813.386.79.114.6表5.61:1坡比地形填料料在不同預(yù)壓壓期的差異沉沉降一覽表填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:114.367.24.642.31.640.815.717.95.242.61.870.9泥巖18.419.28.274.14.422.222.5311.311.225.66.423.2頁巖17.959.07.873.94.102.121.6910.810.525.35.842.9砂類土25.812.99.314.73.711.930.9215.511.986.04.902.5頁巖土23.8311.911.115.66.033.028.6314.314.667.38.364.2粉質(zhì)粘土30.0215.017.648.812.316.240.6420.326.4913.219.439.7表5.51:2坡比地形填料料在不同預(yù)壓壓期的差異沉沉降一覽表地基沉降10cm路堤差異沉降降分析結(jié)果在只考慮10cm的地基工后沉沉降與路堤自自身壓縮的情情況下：（1）如果不預(yù)壓壓，基本上所所有斜坡地形形情況產(chǎn)生的的差異沉降率率都要超過0.4%的差異沉降指指標(biāo)。(2)經(jīng)過6個月的預(yù)壓，，對1:5和1:2的斜坡地基，，已基本滿足足0.4%的差異沉降指指標(biāo)。但對于于1:1的斜坡地基，，除少數(shù)壓縮縮性小的巖石石填料外，一一般都超過了了0.4%的差異沉降指指標(biāo)。(3)經(jīng)過12個月的預(yù)壓，，1:1的斜坡地基仍仍有部分填料料（粉質(zhì)粘土土、重慶泥巖巖、頁巖土））仍達(dá)不到要要求，但是，，差異沉降情情況也得到較較大改善，如如：采用頁巖巖土填筑的情情況下，對于于1:1地基，不預(yù)壓壓、預(yù)壓6個月、預(yù)壓12個月其差異沉沉降率分別為為：1.43%，0.73%，0.42%。（2）地基沉降30cm的情況填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:530.515.219.59.712.476.231.315.719.99.912.56.2泥巖30.815.419.79.812.616.332.616.321.010.513.66.8頁巖30.815.419.79.812.596.332.416.220.910.513.46.7砂類土31.715.819.79.812.556.334.917.421.410.713.36.7頁巖土31.715.919.910.012.716.434.217.121.911.014.17.0粉質(zhì)粘土32.116.020.410.213.086.536.318.124.012.016.18.0表5.71:5斜坡地基填料料在不同預(yù)壓壓期的差異沉沉降一覽表填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值/(cm)工況2路基沉降值/(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:231.5815.819.849.912.626.332.7816.420.3810.212.826.4泥巖32.7716.420.8710.413.396.735.6417.822.9811.514.837.4頁巖32.6516.320.7710.413.316.735.317.722.6811.314.597.3砂類土35.6817.821.2810.613.236.640.1220.123.6111.814.287.1頁巖土34.9817.521.8910.913.967.038.8519.424.8012.415.877.9粉質(zhì)粘土36.518.323.6511.815.667.843.5221.829.5714.820.4510.2填料種類斜坡地基坡比工況1路基沉降值(cm)工況2路基沉降值(cm)不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月不預(yù)壓預(yù)壓6個月預(yù)壓12個月差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)差異沉降值差異沉降率(‰)砂巖1:134.3617.220.8310.412.986.535.7117.921.4310.713.216.6泥巖38.4119.224.4612.215.767.942.5321.327.4113.717.768.9頁巖37.9519.024.0612.015.447.741.6920.826.7113.417.188.6砂類土45.8022.925.5012.815.057.550.9225.528.1714.116.248.1頁巖土43.8321.927.3013.717.378.748.6324.330.8515.419.709.9粉質(zhì)粘土50.0225.033.8316.923.6511.860.6430.342.6821.330.7715.4表5.91:1坡比地形填料料在不同預(yù)壓壓期的差異沉沉降一覽表表5.81:2坡比地形填料料在不同預(yù)壓壓期的差異沉沉降一覽表地基沉降30cm時的路堤差異異沉降分析在考慮30cm的地基工后沉沉降與路堤自自身壓縮的情情況下，如果果不預(yù)壓，路路基頂面的差差異沉降率可可能達(dá)到3%。經(jīng)過12個月的預(yù)壓，，盡管部分填填料的差異沉沉降率降到了了0.8%以下，路基頂頂面的差異沉沉降率仍然全全部超標(biāo)，但但比不預(yù)壓和和預(yù)壓6個月的情況有有了進(jìn)一步改改善。由此可見，規(guī)規(guī)范中對于一一般路堤30cm工后沉降的控制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，不適用用于西部地區(qū)區(qū)的高填路堤堤，容易造成成因工后差異異沉降過大而而導(dǎo)致路面發(fā)發(fā)生早期裂縫縫的現(xiàn)象。本章小結(jié)目前，一般路路堤按30cm工后沉降進(jìn)行行設(shè)計(jì)控制的的方法有較大大的缺陷，在在填挖交界或或壓縮土層變變化較大的部部位容易造成成較大的差異異沉降而引起起路面破壞。。較為完善的的設(shè)計(jì)控制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是工后沉沉降量與差異異沉降率雙重重控制，根據(jù)據(jù)國內(nèi)外研究究結(jié)果，差異異沉降率以控控制在4‰以內(nèi)為宜。適當(dāng)?shù)念A(yù)壓期期是減少路堤堤差異沉降的的最有效的辦辦法填料類型的選選擇對減少路路堤差異沉降降同樣重要，，對軟基路堤堤和斜坡地段段，建議優(yōu)先先選用透水性性良好的粗粒粒填料或填石石料。對于坡比陡于于1:2的地基，容易易造成較大的的差異沉降，，建議在填筑筑前，對地基基進(jìn)行清表、、排水、挖臺臺階等措施，，增強(qiáng)斜坡路路堤的整體性性及抵御差異異沉降的能力力。第六章高路路堤沉降變形形規(guī)律的有限限元分析ANSYS有限元程序ANSYS特點(diǎn)ANSYS分析步驟前處理求解后處理ANSYS模型選擇在ANSYS程序中適用于于巖土工程材材料的只有Drucker—Prager理想彈塑性本本構(gòu)模型，其其材料常數(shù)主主要包括C、φ、φf有限元分析基基本假定土石料為各向向同性連續(xù)介介質(zhì)。土石料為理想想彈塑性體。。不考慮地基的的沉降變形，，認(rèn)為地基在在自重作用下下已完成固結(jié)結(jié)沉降。路堤填料變形形是由自重引引起的，不考考慮行車荷載載及氣候因素素影響認(rèn)為路堤一次次施工到設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)高，不考考慮填料土體體固結(jié)及孔隙隙水壓力的影影響。填料參數(shù)確定定表6.1路堤填料有限限元分析參數(shù)數(shù)取值一覽表表填料種類干密度(kN/m3)C(kPa)φ(°)修正C(kPa)修正φ(°)E(MPa)μ砂巖(土石比40:60)20.6572.0033.887.92339.2642.550.30泥巖(土石比40:60)20.6158.5031.669.55836.1832.330.31鈣質(zhì)頁巖(土石比40:60)20.5759.3030.369.55634.4341.240.32粉質(zhì)粘土18.5545.0028.5051.91132.0633.80.30頁巖土18.5040.0029.5046.55933.3727.620.32砂類土18.8415.0031.9019.3639.6025.950.30地基土體18.0024.0014.025.67114.93120.35有限元模型確確定路基單元網(wǎng)格格劃分示意圖圖路堤邊界約束束和自重荷載載示意圖有限元分析結(jié)結(jié)果表6.2砂巖填料自身身沉降有限元元分析結(jié)果數(shù)數(shù)據(jù)一覽表填高（m）塑性區(qū)開展情況最大值豎向位移最大值（㎝）占總填高的百分比(%)水平向位移最大值（㎝）占總填高的百分比(%)豎向應(yīng)力最大值(kPa)水平向應(yīng)力最大值(kPa)剪應(yīng)力最大值(kPa)101.0252.190.220.250.03198.03251.48717.905151.2084.920.330.540.04296.11476.98527.379201.3218.660.430.900.05389.261101.20133.191251.39913.340.531.300.05478.668124.44746.272301.45718.910.631.690.06565.797147.10155.508351.50225.360.722.060.06651.274169.32664.817砂巖填料35m高路基豎向變變形云圖砂巖填料35m高路基水平向向變形云圖砂巖填料35m高路基豎向應(yīng)應(yīng)力砂巖填料35m高路基水平向向應(yīng)力砂巖填料35m高路基剪切應(yīng)應(yīng)力砂巖填料35m高路基塑性開開展區(qū)泥巖填料25m高路基豎向變變形泥巖填料25m高路基水平向向變形泥巖填料25m高路基塑性開開展區(qū)鈣質(zhì)頁巖填料料15m高路基豎向變變形鈣質(zhì)頁巖填料料15m高路基水平向向變形鈣質(zhì)頁巖填料料15m高路基塑性開開展區(qū)不考慮地基沉降降時有限元分分析結(jié)果(1)路堤的豎向位位移最大值位位于路堤頂面面,路堤中