文献类型：学位论文

中文题名：冲击碾压加固填土路基的现场试验及数值模拟

作者：徐东阳[1];

机构：[1]绍兴文理学院;

导师：郜会彩;绍兴文理学院|陈忠清;绍兴文理学院|邢渊;绍兴文理学院

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：冲击碾压;填土路基;现场试验;动态非线性有限元;应力分布;影响因素

中文摘要：冲击碾压技术产于南非,1995年自香港引入国内,是利用非圆形冲击轮快速滚动冲击土体实现浅层地基加固的,是一种高效率、低造价的浅层地基加固技术。与传统的静碾压实与振动压实技术相比,冲击碾压技术具有高振幅、低频率的特点,在缩短施工工期、节省工程费用以及增加路基加固效果等方面具有明显的优势。同时,冲击碾压技术碳排放量少,是一种有益于环境和谐的物理加固技术。本文结合绍兴滨海产业集聚区三江至童家塔公路工程项目一施工段,进行冲击碾压技术压实公路路基的现场试验,通过在试验现场埋设土压力盒及加速度传感器等监测元件对冲击碾压过程中不同深度土层的土压力、地表加速度等进行监测,对冲击轮冲击作用下路基土内部应力分布及冲击作用产生的振动波对周围环境的影响进行研究。现场试验研究结果表明:（1）土中动应力在竖直方向上是以瞬变非周期性脉冲形式在土体中传播的,并以负幂函数衰减,且在路基0.5~1.0m深度内衰减最多,而在1.0~1.5m深度内的衰减相对较少;（2）在水平方向上的土中动应力值较冲击处小,在0.5~1.5m深度内衰减较快,且在冲击轮运动方向影响范围为距冲击轮前后各1.0m左右,垂直方向的影响范围超过1.0m;（3）在横向距离1.5m以内,冲击作用产生的振动非常强烈,在4m以内区域的衰减较多,4m以外稳定衰减,冲击轮以8km/h速度运动时,安全距离为5.3m,以10km/h速度运动的安全距离为6.6m,10km/h时为7.3m,安全距离随冲击轮运动速度的增加有一定的增长。采用LS-DYNA软件对冲击碾压加固路基填土的作用过程进行显式的动态非线性有限元方法的仿真分析,进一步研究冲击碾压过程中冲击作用产生的土中应力分布及沿深度方向和水平方向的衰减规律,并通过参数分析对影响冲击碾压作用效果的因素（冲击轮运动速度、碾压遍数及路基土的弹性模量、粘聚力等因素）进行研究。数值模拟研究结果表明:（1）仿真试验研究的结果验证了现场试验所得结论,并发现距离冲击处0.5m及1.0m范围内,冲击轮冲击土体瞬间造成冲击处附近一定范围内土体隆起,且对垂直方向的影响较大;（2）冲击作用产生的土中动应力的影响深度随碾压遍数的增加而增长,冲击碾压效果的作用深度随碾压遍数的增加有一定增长,在该路基上的最佳冲碾遍数在20~25遍之间;（3）土中动应力和沉降都随冲击轮运动速度的增加有一定增长,但冲击轮运动速度过大会导致冲碾后期运动状况不稳定,由此判定该路基上的最佳冲碾速度在2.5m/s~3.0m/s之间;（4）土中动应力接近的情况下沉降量随土体弹性模量的增加而减小,土中动应力影响深度及冲击碾压效果的作用深度没有明显的变化趋势;（5）土中动应力影响深度随粘聚力有所增大,冲击碾压效果的作用深度随粘聚力相对减小。