基于机场跑道垫层的气泡轻质混合土研究与有限元分析
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摘要
近年来,随着地基处理技术的提高和发展,气泡轻质混合土技术作为一种最为先进的一种填土技术,逐渐受到土木工程界的重视,因其具有独特的优点而具有广阔的应用前景,可以应用于铁路、公路、市政工程等行业的软土地基上的填土工程中。
本文在室内试验的基础上,对气泡轻质混合土的性质进行以下几个方面的研究:
(1)采用均匀设计的试验方法,结合多元非线性的逐步回归法,得到气泡轻质混合土强度与材料组分的回归方程,并对配方进行优化,可以根据工程的实际情况配制需要某密度或某强度的气泡轻质混合土。
(2)分别研究了气泡轻质混合土在水泥掺入比和气泡混入率不同的情况下,其和易性(流动度)、气泡稳定性(气泡消泡率)和湿密度等物理性质的变化趋势,也对不同龄期的抗压强度的变化规律进行研究,得到了它们之间的关系曲线。
(3)将气泡轻质混合土作为机场跑道垫层,可以降低道面的不均匀沉降。通过有限元软件计算,得到机场道面在循环荷载作用下,密度ρ、弹性模量E和泊松比μ等垫层材料参数对道面沉降的影响,并分析了气泡轻质混合土垫层的优点。
Recently, following the development of foundation treatment technology, foamed mixture light-weight soil was been set store by civil engineering sector, as the most advanced fillingtechnology. It will be widely applied and can be used in the project of soft ground treatment because of its unique advantages, such as railway, highway, municipal engineering, and so on.
Laboratory tests were conducted to extensively investigate properties of the foamed mixture light-weight soil as follows:
(1) Adopting uniform design experimentation and step-wise regression method of multiple non-linear regression, we can abtain the recipes formul between unconfined compressive strength of 28 days and materials and recipes of a certain strength under a certain density.
(2) Studying disciplinarians of workability(fluidity) and stability of foamed and wet density in the condition of changing additive rates of foamed and cement and curing period.
(3) Using foamed mixture light-weight soil as airport cushion can reduce the different settlement of the pavement. Through the finite element analysis, we analysed the influence between pavement settlement and the basic parameters of materials under cyclic loading, such as, the density, elastic modulus and Poisson's ratio, and analysed advantages of cushion of foamed mixture light-weight soil.
本文在室内试验的基础上,对气泡轻质混合土的性质进行以下几个方面的研究:
(1)采用均匀设计的试验方法,结合多元非线性的逐步回归法,得到气泡轻质混合土强度与材料组分的回归方程,并对配方进行优化,可以根据工程的实际情况配制需要某密度或某强度的气泡轻质混合土。
(2)分别研究了气泡轻质混合土在水泥掺入比和气泡混入率不同的情况下,其和易性(流动度)、气泡稳定性(气泡消泡率)和湿密度等物理性质的变化趋势,也对不同龄期的抗压强度的变化规律进行研究,得到了它们之间的关系曲线。
(3)将气泡轻质混合土作为机场跑道垫层,可以降低道面的不均匀沉降。通过有限元软件计算,得到机场道面在循环荷载作用下,密度ρ、弹性模量E和泊松比μ等垫层材料参数对道面沉降的影响,并分析了气泡轻质混合土垫层的优点。
Recently, following the development of foundation treatment technology, foamed mixture light-weight soil was been set store by civil engineering sector, as the most advanced fillingtechnology. It will be widely applied and can be used in the project of soft ground treatment because of its unique advantages, such as railway, highway, municipal engineering, and so on.
Laboratory tests were conducted to extensively investigate properties of the foamed mixture light-weight soil as follows:
(1) Adopting uniform design experimentation and step-wise regression method of multiple non-linear regression, we can abtain the recipes formul between unconfined compressive strength of 28 days and materials and recipes of a certain strength under a certain density.
(2) Studying disciplinarians of workability(fluidity) and stability of foamed and wet density in the condition of changing additive rates of foamed and cement and curing period.
(3) Using foamed mixture light-weight soil as airport cushion can reduce the different settlement of the pavement. Through the finite element analysis, we analysed the influence between pavement settlement and the basic parameters of materials under cyclic loading, such as, the density, elastic modulus and Poisson's ratio, and analysed advantages of cushion of foamed mixture light-weight soil.
引文
[1]王维主编.机场飞行区管理与场道施工[M].北京:人民交通出版社,2007
[2]张平川,董兆祥.敦煌民用机场地基的破坏机制与治理对策[J].水文地质与工程地质,2003(3):78-80
[3]白旭耀.敦煌机场跑道病害与治理[J].机场,1995,39-40
[4]杨茂华.敦煌机场道面病害分析[J].青海交通科技,2006(5):32
[5]三岛信雄,长尾和之.気泡セメント盛土工法（FCB工法)の研究.土木学会志,1994年1月:18-21
[6]王春艳,侯天顺.气泡混合轻量土及其在工程中的应用[J].公路,2007(4):38-41
[7]蔡力,陈忠平,吴立坚.气泡混合轻质土的主要力学特性及其应用综述[J].公路交通科技,2005,22(12):71-74
[8]陈忠平,王树林.气泡混合轻质土及其应用综述[J].中外公路,2003,23(5):117-120
[9]蔡明智.浅谈气泡混合轻质土的特点及应用[J].山西建筑,2007,33(26):205-206
[10]刘汉龙,董金梅,高玉峰.轻质混合土技术开发与工程特性[J].岩土力学,2005年5月,26(增):13-16
[11]李继业,刘经强,徐羽白主编.特殊材料新型混凝土技术[M].北京:化学工业出版社,2007.9
[12]山内豊聡,浜田栄治.軽量盛土材としての気泡セメントの力学的特性と降伏基準に関する研究-考察[C].土木学会論文集,1989,第406号:283-290
[13]星野克之等.気泡混合軽量土の気泡剤の材料性質[C].第30回土质工学研究发表会论文集,1995:2519-2520
[14]飯久保他.石炭灰を用いた気泡混合軽量土强度刚度と微视的要因[C].第3会环境地盘工学シンポシウム発表論文集,1999:115-118
[15]及川研,松永康男,池上腾己等.岸壁背後土压軽減のための各種セメント处理土の特性[C].セメント系安定处理土に関するシンポシウム,1996:103-110
[16] Wako T.,Tsuchida T.,Matsunaga,(1998):Use of Artificial Light Weight Materials for Port Facility[J].Journal of JSCE,No.602,Ⅵ-40,35-42
[17]矢岛等.饱和轻量土のせん断特性への気泡混入率の影响.JSCE,No.511/Ⅲ-30,173-180,1995
[18]山崎等.石炭灰気泡軽量土の水浸た伴う強度と刚性の劣化[C],土木学会第53回年次学術講演会講演概要集,1998,16(7):617-618
[19] Tsuchida,T.(1999):Development and use of foamed treated soil in port and airport project[R].Report of port and Harbour Research Institute,Vol.38,No.2,131-167
[20]横田圣哉,三鸠信雄.気泡モルタル工法—気泡混閤軽量土[J],土木技術,1996,51(2):73-81
[21]瓦川善三,谷井敬春,横田聖哉.石灰处理土を用いたソイルモルタル盛土工法[J].土木技術,2000,Vo1.55,NO.7:81-88
[22] Kazuya Yasuharad,Satoshi Murakami,Tsutomu Likubo.Trffic-induced Vibration control using LGM[C].Proceeding of the International Workshop on Lightweight Geo-Materials ,(IW-LGM2002).Marvh 26-27,2002,Tokyo,Japan:187-194
[23]軽量混合土静的強度全国一齊試験、軽量地盤材料の開発と適用に関する[J].地盘工学会:3-22
[24]张小平,包承纲,李进军.泡沫轻质材料在岩土工程中的应用[J].岩土工程技术,2001(1),58-62
[25]李琪,肖鹏,张小平.轻质回填材料的试验研究[J],华东公路,2001,129(2):55-58
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[28]北京市园林修建公司技术科.管道现浇泡沫混凝土保温层施工工艺[J].建筑技术,1982(1):54-55
[29]肖达林;吴锦如.泡沫混凝土在防止钢筋混凝土管裂缝中的应用[J].湖南水利水电,1994(5):30-31
[30]袁小会,郭涛,韩月旺.轻质土技术在土木工程中的应用[J].山西建筑,2007,33(8):133-135
[31]钟胜.气泡混合轻质土在公路建设中的应用[J].中国水运,2006,4(11):71-72
[32]陈忠平,王树林,邓江编著.气泡混合轻质填土新技术[M].北京:人民交通出版社,2004
[33]魏宏志.轻质填土材料在高等级公路软基路堤中的应用[J].中外公路,2003,23(5):124-127
[34]张连成.气泡混合轻质土在隧道塌方处治中的应用[J].公路,2007,No.7:191-195
[35]刘伟龙,王勇,丁文成.气泡混合轻质土在高速公路软基段加宽中的应用[J].湖南交通科技,2006,32(4):41-42,61
[36]张小平.混凝土和岩土轻质材料的特性与工程应用的研究[D].南京:河海大学,2006
[37]方开泰著.均匀设计与均匀设计表[M].北京:科学出版社,1994
[38]方开泰.正交与均匀设计试验[M].北京:科学出版社,2001
[39]曾绍钧主编.均匀设计及其应用[M].中国医药科技出版社,2005
[40]刘海卿,周梅,李敏静.基于均匀设计和最优化技术的树脂混凝土最优配合比试验研究[J].科学技术与工程,2006,6(12):1749-1752
[41]《JTGE30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》[S]
[42]崔长江主编.建筑材料[M].郑州:黄河水利出版社,2006
[43]飞思科技产品研发中心编著. MATLAB6.5辅助优化计算与设计[M].北京:电子工业出版社,2003
[44]何光武.机场工程特殊土地基处理技术[M].北京:人民交通出版社,2003
[45]秦昌山编著.机场水泥混凝土道面设计方法[M].北京:中国民航机场建设总司,1996
[46] Subei N,Saxena S K,Mohammadi J.A BEM-FEM approach for analysis of distresses in pavement[J].Int J Num Anul Meth Geomech,1991,15:103-119
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[48] White T D,Zahuloul S M.Pavement analysis for moveing aircraft load[J].Journal of Transportation Engineering,1997,123(6):436-446
[49]呙润华,凌建明.飞机荷载作用下场道地基附加应力特征[J].同济大学学报,2001,29(3),288-290
[50]冷培义,翁兴中,蔡良才.机场道面设计[M].北京:人民交通出版社,1995
[51]邓学军,黄晓明编著.路面设计原理与方法[M].北京,人民交通出版社,2007
[52] GJB1895-94公路飞机跑道工程建设标准[S]
[53]许金余,邓子辰著.机场刚性道面动力分析[M].西安:西北工业大学出版社,2002
[54]梅英宝.交通荷载作用下道路与软土复合地基共同作用性状研究[D].杭州:浙江大学博士学位论文,2004
[55]姬凤玲.淤泥泡沫塑料颗粒轻质混合土力学特性研究[D].南京:河海大学博士学位论文,2005
[2]张平川,董兆祥.敦煌民用机场地基的破坏机制与治理对策[J].水文地质与工程地质,2003(3):78-80
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