摘 要

随着我国的经济快速发展，填方工程越来越多，填方路基大多受到路基沉降病害的困扰，给国家造成巨大的经济损失。在本文中，系统分析了目前常见的几种压实方法和填方工程的质量控制与检测方法。

为研究填方工程对地基沉降的影响，用Plaxis有限元软件模拟了分三层填方，分析了逐层施工时三条路径的位移、最大主应力和最大剪应力的变化。发现竖向沉降基本以路堤中心对称分布，路堤竖向沉降变形在路堤中心处最大，沿横断面方向，依次减小，在距离坡脚和地基一定深度处沉降量接近于0，得出路堤填土荷载沿深度和宽度方向对地基影响有一定范围和限度的，离路面越深、越远处的路堤荷载对沉降变形影响越小这一结论。

本文还研究了路基填筑速率与沉降变形的关系，用Plaxis有限元软件模拟了四种加载模式，平均加载速度分别为1.2m/d、0.6m/d、0.3m/d、0.1m/d时，对地基以及路堤自身沉降进行计算。得出了路基填筑速率的大小，直接影响着沉降速率的大小，填筑速率增大，地基的沉降速率也增大，地基及路基的工后沉降、差异沉降等都相应的增大，但是对路基的沉降量影响不大这一结论。

关键字:填方工程；沉降；数值模拟；填筑速率

ABSTRACT

With the rapid development of China's economy, there are more and more filling projects, and most of the filling embankments are plagued by subgrade settlement diseases, causing huge economic losses to the country. In this article, systematically analyze several common compaction methods and quality control and inspection methods for fill-in projects.

In order to study the influence of the filling project on the settlement of the foundation, the three-layer filling was simulated by Plaths finite element software, and the displacement, maximum principal stress and maximum shear stress of the three paths in the layer-by-layer construction were analyzed. It is found that the vertical settlement is basically distributed symmetrically with the center of the embankment. The vertical settlement deformation of the embankment is greatest at the center of the embankment and decreases along the direction of the cross-section. The settlement at a certain depth from the slope foot and the foundation is close to 0, and the embankment filling is obtained. If the soil load has a certain range and limit to the influence of the depth and width direction on the foundation, the deeper and farther away from the road surface the impact of the embankment load on the settlement deformation is smaller.

The relationship between subgrade filling rate and settlement deformation is also studied in this paper. Four loading modes are simulated by Plaxis finite element software. The average loading speeds are 1.2m/d, 0.6m/d, 0.3m/d, 0.1m/d respectively. At the time, the calculation of the settlement of the foundation and the embankment itself. The size of subgrade filling rate is directly affected by the subsidence rate, the filling rate is increased, the settlement rate of foundation is also increased, post-construction subsidence and differential subsidence of the foundation and subgrade are correspondingly increased, but The impact on subgrade settlement is not large.

Keywords: Filling project; Settlement; Numerical simulation; Filling rat

目 录

第一章 绪论 1

1.1 背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 填方工程的应用及技术现状 2

1.2.2 地基沉降理论计算和预测方法 3

1.2.3 太沙基固结理论的相关研究 4

1.3 研究思路及内容 6

第二章 填方工程的压实方法与质量检测方法 7

2.1 土体压实 7

2.1.1 土的压实机理 7

2.1.2 影响压实效果的因素 8

2.1.3 压实方法 10

2.2 填方工程的质量控制与检测方法 12

2.2.1 质量控制 12

2.2.2填方工程质量检测方法 17

2.3本章小结 21

第三章 高填方路堤沉降变形规律的数值模拟分析 22

3.1 软件简介 22

3.2 莫尔-库仑模型 23

3.3高填方路堤沉降分析的有限元模型 24

3.4 有限元计算结果及分析 28

3.4 本章小结 32

第四章 填筑加载速率模拟分析 34

4.1各种工况下地基平均固结度讨论 34

4.1.1 填土荷载单级匀速施加时地基平均固结度 34

4.1.2 填土荷载多级施加时地基平均固结度 36

4.2 地基沉降速率与沉降的关系研究及其应用 39

4.3 地基填筑速率与沉降速率的关系研究 42

4.4 路基填筑速率与沉降变形关系的计算研究 43

4.4 本章小结 52

结 论 53

致 谢 54

参考文献 55

第一章 绪论

1.1 背景及意义

随着国民经济的蓬勃发展，改革开放的不断深入以及西部大开发战略的进一步深入，带动着我国基础建设工程规模的迅速增大，有着越来越多的填方工程。随着公路建设投资的大幅度增加，建设步伐不断加快的新形势，如何确保工程质量，是一个急需解决的关键问题，这关系到国家人民的生命和财产安全。填方工程是一个复杂的系统工程，特别是大面积高填方、填海造陆等，以我国西部地区为例，大部分都是山区，公路一般都是盘山公路，而高等级公路建设对坡度和线形要求较高，必须采用高填方的方法解决。随着山区机场、铁路、大坝等工程建设的突飞猛进，大面积高填方工程只会越来越多，而不管是从经济方面还是人力物力方面，采用土石料填筑路是一种方便经济的方式。随着高填方路基越来越广泛的应用，有许多实际工程表明，这种填筑高度大的土石料实体的自重大，会给路堤下的压缩层带来很大的附加压力，因此对其变形观测非常重要。填方工程一般会出现两个问题：一是填方路基的沉降变形问题；二是填方路基的稳定性问题。地基沉降和稳定性会受多种因素的影响，如原地基的土层分布和岩土材料的性质，填筑料的岩土特性，路基填筑速率和施工措施等内部因素。排水、土石方材料特性、道面结构以及施工工艺和外部环境的变化等复杂情况的影响。我们必须要重视路基沉降问题的研究。

填方工程施工完成后，填筑速度、填筑高度、填料性质和降雨等自然气候条件共同作用下会发生一定程度长时间的沉降，这是无法避免也无法通过经验公式进行计算的，所以需要对填方体的沉降进行预测，但是国内外目前还没有一套成熟的填方工程条件下地基沉降预测计算理论，因此沉降计算无疑成为填方工程中必须解决的一个关键问题。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 填方工程的应用及技术现状

我国交通部于1991年提出了“7918”网，“7918”网是由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成的，总规模大约为8.5万公里。在这庞大的高速公路骨架网的建设中，需要穿越很多的江河、高山、湖泊等复杂地形，为了满足高等公路的线路要求，肯定会出现填方路堤的情况。至2020年，我国新增机场将会超过50个，通用机场将会达到500个以上，建造机场必然会形成大面积，大土石方量的填方工程。从我国已完成的众多填方工程来看，有成功的例子同时也不缺乏一些工程产生过沉降甚至是失稳，这其中的技术问题需要进一步的研究。