含黏粒砂土填方路基渗透特性及沉降预测研究

作     者：刘恒 

作者单位：湖北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡其志

授予年度：2020年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：含黏粒砂土 渗透性 沉降观测 灰色模型 沉降预测 

摘      要：含黏粒砂土由于强度较高,常常用作高速公路的路基填方材料。其中黏粒的含量多少对其渗透性和强度均存在较大影响,从而也直接决定填方质量的好坏。依托麻阳高速项目含黏粒砂土填方段工程,通过对不同红黏土掺量下的砂土进行击实试验和渗透试验,从不同黏粒含量和不同压实度等方面研究含黏粒砂土的渗透和击实性能。在此基础上对该工程填方路基进行了跟踪沉降观测和沉降预测等方面的研究。主要进行了如下工作:首先,针对砂土地基在雨后易发生冲刷引起的沉降破坏,在砂土中掺加一定量红黏土对砂土路基进行改良。对改良后的含黏粒砂土渗透试验,得到不同黏粒含量下砂土的渗透系数,发现其渗透系数随黏粒含量的增加而不断减小。其次,通过击实试验,研究不同压实度对含黏粒砂土路基的影响。对不同压实度的土样进行了渗透试验,结果认为:相同黏粒含量砂土随着压实度的增加,其渗透系数在不断减小,相同压实度的含黏粒砂土其渗透系数随黏粒含量的增加也不断减小。然后,分别选取堆载预压处理的K147+510处、砂垫层处理的K149+650处以及水泥搅拌桩处理的K151+120处等三个典型断面,进行长达288天跟踪沉降观测。得到沉降观测结果:K147+510断面的最终沉降量为416mm,K149+650断面的最终沉降量为445mm,K151+120断面的最终沉降量为494mm。三个典型断面的沉降变化规律为:随着沉降时间的增长,路基上部荷载持续增加,土体固结速率加快,沉降变化速率逐渐增大;当填筑到设计高度时,上部荷载不再继续增加,土体固结开始趋于稳定,沉降速率逐渐减小,达到最终沉降量。最后,建立了等时距灰色GM(1,1)模型,利用MATLAB编程对K150+480断面进行沉降预测。将等时距灰色GM(1,1)模型预测结果与双曲线法和三点法的沉降预测结果进行对比分析,发现采用的实测沉降数据序列组数越多、时间间隔越大,模型的预测结果精度就越可靠。等时距灰色GM(1,1)模型较其他预测方法更适合麻阳高速项目含黏粒砂土填方路段的沉降预测。