(整理)路基考试资料

精品文档精品文档一、简要说明高速铁路路基基床表层厚度的确定方法基床表层厚度的确定是由变形控制因素决定的。计算方法有动强度控制法和弹性变形控制法两种。(1)动强度控制法动强度控制法以作用在基床底层表面上的动应力不超过基床底层填料的临界动应力为控制条件。其基本出发点是列车荷载通过基床表层扩散后，传递到基床底层顶面的动应力必须小于其填料的临界动应力。�主要内容是：确定作用于路基面上的设计动应力幅值�确定路基基床底层填料的临界动应力。�确定作用于路基面上的动应力幅值根据前面讨论的路基面设计动应力值和动应力随深度的衰减规律确定路基面上的动应力幅值。确定路基基床底层填料的临界动应力临界动应力当动荷载小于临界动应力时，塑性变形随重复作用次数的增加而累积，但塑性变形速率则是随重复次数的增加而减少，最后塑性变形趋向稳定。当实际动应力大于临界动应力时，填料的累计塑性变形随重复作用次数的增加而增加，且变形速率加快，最后因变形过大失稳。临界动应力一般可以通过动三轴的循环荷载试验取得。但是需要许多次试验才能确定在某一条件下的临界动应力。因此，实用中一般均由静强度乘以某一折减系数（即动静强度比）来确定，折减系数值一般取为0.6。(2)弹性变形控制法�变形值的计算基床表层在列车荷载作用下的变形值，可采用双层弹性地基在长方形均布荷载中心点的沉降值计算：根据高速铁路路基设计荷载图形可知b、h值。E1、E2为基床表层和基床底层材料的弹性模量。弹性模量的确定允许变形值允许变形值的确定需要考虑基床变形与列车运行的舒适性及轨道养护维修工作量之间的关系。日本从保证强化基床表层（沥青混凝土）结构不开裂出发，在基床表层设计计算时采用2.5mm作为控制值。由于国内基床表层填料采用级配砂砾石或级配碎石，属柔性材料，因此，国内高速铁路设计时，基床表层的允许变形值建议为3.5mm。根据变形值确定基床表层厚度综合变形控制与强度控制两方面的分析结果，目前我国高速铁路基床表层的厚度设计值为0.7m。一、土边坡稳定性的评价方法答案一：对目前边坡工程中常用的一些稳定性分析方法进行了系统的总结．对它们各自的主要原理、特点及其忧缺点等进行了阐述。这些方法包括：(1)定性分析方法．如自热(成因)历史分析法、工程类比法、数据库和专家系统、图解法、SMR法等；(2)定量分析方法，如多种极限平衡分析法、多种数值分析方法等；(3)非确定性分析方法，如可靠性分析法和模糊丹级评判方法等；(4)物理模拟方法，如底摩擦试验、离心模拟试验等；(5)现场监测分析法等。答案二：边坡稳定性评价方法大致可以分为两大类．即定性分析方法和定量分析方法。此外，近年来．人们在前面两种分析方法的基础上，又引进了一些新的学科、理论等，逐渐发展起来一些新的边坡稳定性分析方法，如可靠性分析法、模糊分级评判法、系统工程地质分析法、灰色系统理论分析法等，这里暂且称之为非确定性分析方法。另外，还有地质力学模型等物理模型方法和现场监测分析方法等。精品文档精品文档（1）定性分析方法21自然(成因)历史分析法2．2工程类比法23边坡稳定性分析数据库和专家系统24图解法图解法可分为诺模图法和赤平投影图法：25SMR方法（2）定量分析方法31极限平衡分析法3．2数值分析方法321有限元(FEM)法322边界元(BEM)法323快速Lagrangian分析(FLAC)法3．2．4离散元(DEM)法3．2．5块体理论(BT)与不连续变形分析(DDA)326无界元(IDEM)法目前，在岩质边坡工程应用的数值分析方法，除了上述几种常用的之外，还有如日本学者川井忠彦(1981)提出的刚一弹法等。4非确定性分析方法4．1可靠性分析法42模糊分级评判方法目前，陈了以上两种常用的非确定性分析方法外．系统工程分析方法、灰色系统理论方法、突变理论方法、神经元方法、损伤断裂力学理论、分叉与混沌理论等也在边坡稳定性方向上得到了不同程度的应用，为边坡稳定性分析及预测提供了新的途径。5物理模型方法6现场监测分析法44Es．P（有效应力路径）分析法求地基变形量E-S．P一不仅由外荷控制，而且与土质、排水边界条件、固结过程有关。长期以来，在岩土工程中计算地基变形量，一般采用“太沙基”的单向固结法或“司开普顿的变形法。其后者即单向固结沉降再乘以一个系数cp，以考虑固结过程的侧向变形，这些方法不合理地衔接了初始沉降与固结沉降，不能反映土的剪胀规律。E．S．P分析法就较好地解决了这些问胚。提供了在复杂应力状态下，计算地基变形量的方法。将地基中应力状态，视为坐标的函数。然后在沉降计算断面上(一般取中心轴线)取若干点根据弹性理论解答，求出研究点上的应力、0=‘(或0J、)，取各点土作ESP模拟试验．求得变形稳定时的应变值k，沿研究断面积分之。即得，地基沉降量，所取各．E、S、P不同反映了平均正应力和偏应力在各点的增量关系不同，困E．sP是一条连续线，即使初始沉降与固结沉降成为连续过程。地基稳定性概述建筑物荷载通过基础作用于地基上，地基就有两个方面的问题需要考虑：一方面是因地基土的变形而引起的建筑物基础沉降和沉降差。如果沉降或沉降差过大，超过了建筑物的允许范围，则可能导致上部结构开裂、倾斜甚至破坏；另一方面是如果荷载过大，超过地基的承载能力，将使地基产生剪切破坏，从而导致建筑物倒塌。因此．在进行地基基础设计时，地基必须满足以下条件：(1)建筑物基础的沉降或沉降差必须在该建筑物所允许的范围之内(变形要求)；(2)建筑物的基底压力应该在地基所允许的承载能力内(承载力要求)。此外，对某些特殊的建筑物而言，如堤坝、水闸、码头等还应满足抗渗、防冲等特殊的要求。精品文档精品文档精品文档精品文档精品文档精品文档精品文档精品文档4、有效应力路径在评价土的状态中的应用土的变形是由土的有效应力引起的，所谓有效是指引起土体压缩和影响抗剪强度有效。土体中的应力一部分由土骨架承担，成为骨架应力，它对产生变形和影响强度是有效的，故也称有效应力；另一部分有空隙中戒指承担，成为空隙应力。对于饱和土，空隙中充满谁，便叫空隙水应力，由于它对产生应变和强度无效，也被称作中性应力。对于非饱和土，空隙中为精品文档精品文档水和气，空隙应力又分为：孔隙水应力和空隙气应力。饱和土的有效应力原理：太沙基理论中土的有效应力是在假设土的总应力等于有效应力与空隙应力之和：非饱和土的有效应力原理waaa——空隙气应力w——孔隙水应力——有效应力参数应力路径有两种：有效应力路径和总应力路径，本文中均指前者。应力路径对变形的影响早已被人们所认识。Lambe认为土体的变形受其曾经历过的应力历史和之后的应力路径的影响，提出应在室内模拟现场应力路径来分析建筑物地基的稳定及变形，即所谓的“应力路径法”。Pou1还曾将此法用于次固结沉降的估算。Breth曾在两种砂上做过三轴压缩和伸长试验，结果表明，尽管开始时砂样都是均匀的，然而，对应于不同应力路径的砂样的初始切线模量却不一样，泊松比随应力路径的变化也很明显。Yudhbir等旧也曾用天然沉积土做了四种不同应力路径的剪切试验，结果同样表明，变形模量因应力路径不同而异，大者相差一倍多。此外，沈珠江等人所做的砂土试验结果也表明，不仅应变量与应力路径有关，而且应变方向也与应力路径有关。1．对于饱和牯土，宜对应力路径分区，对应于不同区的应力应变关系宜用不同的函数来描述2．对于正常固结的饱和粘土，若略去非线性的初始段，那么，固结的间成良好的线性关系3．对于饱和牯土，在p、q平面上的一定的应力路径范围内，相似的应力路径引起相同的轴向应变。4．对于饱和粘土，在p、q平面上，相似的应力路径产生相同的任意两个应变或应交增量之比值。精品文档精品文档第一章一、土体的变形特性有哪些？试分析邓肯－张模型反映了土体的哪些变形特性？土的变形特性�非线性和非弹性�塑性体积应变和剪胀性�塑性剪应变�硬化和软化�应力路径和应力历史的影响�中主应力对变形的影响�固结压力的影响�各向异性邓肯－张模型反映了土体的非线性，一定程度反映土变形的弹塑性。它不能反映不同应力路径的影响，不能反映土的剪胀性等邓肯－张模型不能反映剪胀性，不能反映压缩与剪切的交叉影响；模型只能考虑硬化，不能反映软化，模型不能反映各向异性。剑模模型也仅能反映硬化，而不能反映软化，不能反映突地剪切膨胀和各向异性，不能用于超固结土。该模型是建立在增量广义虎克定律基础上的变模量的弹性模型，由于其理论基础的限制，它有许多固有的、不可逾越的缺陷。比如它不能反映不同应力路径的影响；不能反映土的剪胀性等，二、熟悉非线性有限元分析中各种求解方法的优缺点。对非线性方程组的求解方法一般有迭代法和增量法两种。一迭代法它可分为割线迭代法、余量迭代法、初应力迭代法1割线迭代法的适用性：割线迭代法首先要有全量的本构关系式。而三轴试验所得试验结果仅仅是施加偏应力后的应变，不是全量应变。因此，一般不使用割线迭代法。2余量迭代法是先将总荷载施加于结构作一次有限元计算，解得的应变在非线性关系上所对应的应力，一般与外荷载是不平衡的。则从总荷载中扣除计算应力所平衡了的那部分荷载，仅将剩余荷载施加于结构，作迭代计算。二增量法增量法是将全荷载分为若干级微小增量，逐级用有限元法计算。对于每一级增量，在计算时假定材料性质不变，作线性有限元计算，解得位移、应力和应力的增量。而各级荷载之间，材料性质变化，刚度矩阵变化，反映了非线性的应力应变关系。这种方法实际上是用分段直线来逼近曲线。1基本增量法由于用初始应力求[D][D]，每，级荷载都有一定的误差，累计起来与曲线上的NN点有相当的距离。因此，设想用该级荷载下的平均应力所对应的[D][D]进行计算，将会使结果有所改善。这就是2中点增量法。3增量迭代法对每一级荷载增量，用迭代法多次计算，使其收敛于真实解，再加下一级荷载。增量迭代法，计算的时间较长，从理论上来说，解得的结果最精确。但是对土体来说，由于本构关系的复杂性，迭代未必都是收敛的。三、采用有限元法分析路基的受力与变形特性时，计算深度、宽度如何确定？四．论述有限元法分析路基受力与变形特性的基本流程。.基本流程（1）确定计算模式(平面应变、三维）（2）选取计算范围精品文档精品文档（3）划分单元（单元大小、单元形状、关注部位）（4）确定边界条件（5）确定荷载工况（6）输入材料特性（7）求解/计算（8）结果分析五、选择路基工程中的一个热点问题，从研究方法，机理分析、处置措施等方面论述其研究现状。路基边坡稳定分析方法从现有资料来看，边坡稳定分析方法不断在发展，由定性逐步走向定量。定性方法主要包括自然历史分析法、工程类比法及图解法，定量计算方法根据不同边坡类型，稳定分析目的及精度要求对应不同的方法。主要包括刚体极限平衡分析法及数值分析方法。1．2定量分析法a．刚性极限平衡分析法b有限单元法c．离散单元法d．块体系统连续变形分析方法e．连续介质快速拉格朗日分析法f．流形元法g．此外，由于边坡工程是一个复杂的开放系统，影响因素多，并且带有相当的随机性、模糊性和不确定性，沿用传统力学方法进行计算分析，存在许多问题和不足，有时甚至是无能为力。近年来，边坡稳定分析理论研究吸收了现代科学理论中的耗散理论、协同学理论、混沌理论、随机理论、模糊理论、灰色系统理论、突变理论等理论的基础上，创立和发展了一批非确定性分析方法。主要研究方法有：边坡稳定可靠性分析方法、随机过程方法、模糊数学法、灰色系统预测滑坡失稳分析方法、人工智能和人工神经网络方法。人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork)是模拟人脑的结构与工作原理，利用数学方法和计算机技术发展起来的一门新兴分支科学。人工智能和人工神经网络的研究是当今全世界关注的高科技热点之一。工程边坡设计是否合理要综合考虑其安全性、经济性和环保性。现行的路基边坡设计在整个公路设计过程中受重视程度较低，究其原因，主要是在路线勘测设计阶段对工程地质条件了解不够充分，设计缺乏针对性，往往导致施工时边坡失稳，频繁变更设计，造成很大经济损失。反过来说，如果片面要求公路