摘要: 沿海、沿河、沿湖或洼地建设公路时经常会遇到软土层的下卧硬层倾斜或存在台阶的情况。由于软土本身具有工程性质差、蠕变明显的特点，下卧硬层倾斜或存在的台阶会使得软土的厚度发生变化，从而导致修建其上的道路出现过大的不均匀沉降、侧向位移以及... 展开 沿海、沿河、沿湖或洼地建设公路时经常会遇到软土层的下卧硬层倾斜或存在台阶的情况。由于软土本身具有工程性质差、蠕变明显的特点，下卧硬层倾斜或存在的台阶会使得软土的厚度发生变化，从而导致修建其上的道路出现过大的不均匀沉降、侧向位移以及路面结构应力等问题。本文以浙东沿海某一修建在下卧倾斜且存在台阶软土地基上的公路为研究对象，采用现场调研、理论分析和数值计算等方法对下卧硬层倾斜或存在台阶时软土地基的蠕变和路面结构的应力展开研究。主要研究内容包括以下几个方面。 首先，根据软土蠕变的机理及特性、粘弹性力学相关理论，采用合适的粘弹性本构模型，对浙东沿海某地的软土蠕变实验数据进行参数的拟合，得到了该软土蠕变参数，为后文理论推导和数值模拟提供依据。 其次，采用文克尔地基模型，通过假设Laplace像空间中粘弹性地基的地基反力系数随地基的厚度发生变化，将变厚度的粘弹性地基转化为相关地基参数变化的均匀厚度地基。将无限长道路横断面处理为变厚度粘弹性地基上的梁，以及将有限长度道路处理为变厚度粘弹性地基上的板，从而进行了相关的求导。内容包括：(1)推导了Laplace像空间和实际条件下变厚度线粘弹性地基上的简支弹性梁受均布荷载作用时的解析解，并分析了软土地基底部倾斜坡度、荷载作用时间对梁的挠度产生的影响；(2)推导了在Laplace像空间中，变厚度线粘弹性地基上的两端简支两端自由的弹性板受均布荷载作用时的解，并通过Laplace数值逆变换的方法给出其数值解。 再次，通过建立下卧倾斜硬层软土地基在荷载作用下的数值分析模型，将数值分析得到的路表沉降值与变厚度线粘弹性地基上梁的理论求解结果进行了对比，并讨论了软土层平均深度、时间以及下卧硬层倾斜坡度的变化对软土地基的蠕变和路面结构应力产生的影响。结果表明：数值分析结果与变厚度线粘弹性地基梁的解析解吻合良好；软土层下的硬层出现倾斜会导致路基顶面和软土地基顶面的不均匀沉降、软土较深一侧道路坡脚处土体的侧向位移、路面结构的上面层层顶水平应力、底基层层底拉应力增加；当软土层深度大于一定深度时，可以忽略下卧硬层倾斜给道路变形带来的影响。 最后，根据所研究路段的现场调研情况和工程地质勘探报告，分析了台阶可能出现的三种位置，建立了下卧硬层存在台阶和下卧硬层倾斜且存在台阶两种类型的三维数值分析模型，分析了在这两种地形条件下软土地基的蠕变、路面结构应力的变化情况，并根据道路变形及路面结构应力分布情况分析了本文所研究路段病害产生的原因。结果表明：台阶位于不同位置时，面层开裂和底基层开裂出现的位置不相同；下卧硬层倾斜加台阶的组合会产生更大的不均匀沉降、加大软土层厚度较大一侧路肩的侧向位移，从而加剧路面的变形破坏；下卧硬层倾斜且存在台阶时，其病害的分布情况与下卧硬层仅存在台阶时相似；所研究路段出现裂缝及护栏偏移等病害的原因是软土层下的硬层倾斜且存在台阶，倾斜坡度在9%左右，且台阶位置位于位置B附近。 收起