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煤矸石填筑公路路基沉降分析与施工技术研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究的背景

1.1.2 研究的意义

1.2 国内外煤矸石利用现状

1.2.1 国外利用现状

1.2.2 国内利用现状

1.3 本文主要研究内容及技术路线

1.3.1 本文主要研究内容

1.3.2 本文技术路线

第2章 煤矸石基本性质

2.1 煤矸石的成因与分类

2.1.1 煤矸石的成因

2.1.2 煤矸石的分类

2.2 煤矸石的组成

2.2.1 煤矸石的岩石组成

2.2.2 煤矸石矿物组成

2.2.3 煤矸石的化学组成

2.3 煤矸石的活性分析

2.4 煤矸石的自燃分析

2.5 煤矸石的风化分析

2.6 煤矸石路用性能研究

2.7 本章小结

第3章 路基应力分析及沉降计算理论

3.1 路基力学分析基础

3.1.1 地基应力组成

3.1.2 路基沉降分析

3.2 路基沉降常用的计算方法

3.3 路基沉降预测方法

3.4 本章小结

第4章 煤矸石处理路基沉降的数值模拟研究

4.1 FLAC概述

4.1.1 FLAC简介

4.1.2 FLAC的基本原理

4.1.3 FLAC对材料进行数值分析的流程

4.1.4 FLAC与有限元程序的比较

4.2 本构模型选取

4.3 模型的建立与材料参数确定

4.3.1 煤矸石路基数值模拟基本假定

4.3.2 煤矸石路基几何模型及网格划分

4.3.3 煤矸石路基材料参数

4.4 沉降模拟结果与分析

4.4.1 煤矸石路基应力影响分析

4.4.2 煤矸石路基沉降影响分析

4.4.3 煤矸石路基塑性区分布

4.5 本章小结

第5章 煤矸石填筑路基施工技术

5.1 煤矸石路基施工准备

5.1.1 施工前准备

5.1.2 原材料选择

5.1.3 地面处理

5.1.4 煤矸石拌和与摊铺

5.1.5 包边土施工

5.2 煤矸石路基施工工艺

5.3 煤矸石路基验收质量控制

5.4 煤矸石路基施工现场质量控制

5.4.1 材料质量检验

5.4.2 最大粒径及材料均匀性

5.4.3 压实度控制

5.5 煤矸石路基施工注意事项

5.5.1 施工现场坏境保护

5.5.2 煤矸石路基雨季施工注意事项

5.5.3 煤矸石路基过冬注意事项

5.6 本章小结

第6章 煤矸石填筑高等级公路路基效益分析

6.1 煤矸石路基技术效益分析

6.2 煤矸石路基经济效益分析

6.3 煤矸石路基生态效益分析

6.4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

煤矸石是我国各种工业生产废料中排放量最大、占地最多、污染环境较为严重的一种固体丢弃物质,严重影响到人们的日常生活、工作质量和身心健康。在煤矸石综合利用的途径中,如果将煤矸石用作公路工程中的路基填料,将能够大量减少筑路征地费用,并改善当地环境质量,具有明显的技术、经济和生态效益。采用煤矸石填料填筑路基目前最主要问题是保障其稳定性,而其稳定性取决于路基的最终沉降量是否在规范要求的范围内。因此,煤矸石填料路基的最终沉降量的预测分析成为亟需解决的问题。
  本文分析了煤矸石的分类组成及工程性质显示:天然煤矸石虽存在明显的颗粒级配缺陷,但压密过程会促使破碎的粗大颗粒重新排列,减小煤矸石填料的孔隙比,最终使其结构更加紧密、路基更加稳定;煤矸石中的氧化物如钙、镁、铝、硅等及少量的碱料会与石灰发生一系列水化反应产生较高的强度,有效的减小路基的沉降量。本文利用某工程项目数据,选用摩尔—库仑模型,对不同填筑厚度的煤矸石路基分别采用FLAC软件进行沉降数值模拟并分析对路基施工期沉降的影响。模拟表明:随着填筑高度的增加,路基的竖向沉降量逐渐增加,各项应力变化不大;当路基高度大于10m时,最大沉降量会高达20cm以上,在煤矸石路基的设计、施工及养护时应该注意到,为煤矸石路基预留沉降量提供理论参考。与填土土料路基相对比,煤矸石填筑路基不仅能够降低工程造价,而且保护环境。最后研究煤矸石路基施工技术,分析了煤矸石路基的技术、经济和生态效益。

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