高等級公路路堤軟土地基沉降的反演與預測.pdf

1、盡管目前對軟土變形的計算理論和試驗手段都有了較系統(tǒng)的研究成果,但由于軟土性質(zhì)極為復雜,預測分析中不可避免地存在各種不確定因素,因此,其結果仍與實際存在較大的差異.對軟土地基上的高等級公路路堤工程,其路面工后沉降的設計要求甚高,相應對軟土地基變形的預測分析精度要求也很高,傳統(tǒng)的計算方法已無法滿足這一要求.根據(jù)公路路堤工程建設的特點,采用動態(tài)設計方法是可行和有效的,其中,反演分析是實現(xiàn)這一過程的關鍵環(huán)節(jié),因此,研究和建立軟土地基沉降的反演預

2、測分析方法是十分必要的,對應用土力學的研究和中國快速發(fā)展的公路交通建設具有重要的理論價值和實踐意義.該文基于Merchant粘彈性模型的一維固結理論解析解和Biot固結理論有限元數(shù)值解,建立了考慮主次固結的飽和軟土地基沉降一、二維反演預測計算公式,并編制了相應的計算程序.參數(shù)反演采用直接優(yōu)化反分析法,即:根據(jù)實際觀測值(沉降、孔壓和側向變形等)與相應計算值,應用最小二乘原理建立目標函數(shù),利用數(shù)學規(guī)劃中的直接優(yōu)化算法(如Hooke-Jee

3、ves法、Powell法和Simplex法等),通過尋優(yōu)的方式獲得待反演參 最優(yōu)估計.利用這些反演所得參數(shù)可以進一 步對軟土地基后期沉降、孔壓等作出更為精確的預測,以指導和控制施工,實現(xiàn)路堤工程的動態(tài)設計過程.為滿足反演參數(shù)解的適定性(存在性、穩(wěn)定性和唯一性),該文相應提出了動態(tài)反演預測分析法和針對多層軟土地基的分層迭代反演綜合預測法,工程實例分析表明,這些方法是可行的,具有實際應用價值.此外,該文基于簡化雙曲線模型對飽和軟土地基沉降