公路膨胀土加筋设计与施工新技术

第1章 绪论

1.1 膨胀土问题概述

1.2 膨胀土问题的国内外研究现状

1.3 本章小结

第2章 膨胀土工程问题调研

2.1 实地调研的意义和目的

2.2 膨胀土病害与防治的调研

2.2.1 广西南宁盆地及百色盆地

2.2.2 云贵高原断陷盆地

2.2.3 南阳襄樊盆地

2.3 云桂鄂湘豫等地的膨胀土概况

2.3.1 广西的膨胀土概况

2.3.2 云南的膨胀土概况

2.3.3 湖北的膨胀土概况

2.3.4 河南的膨胀土特征

2.3.5 江苏的膨胀土概况

2.3.6 湖南的膨胀土概况

2.4 本章小结

第3章 膨胀土判别分类与胀缩机理

3.1 膨胀土的判别与分类

3.1.1 膨胀土判别分类的原则与指标选择

3.1.2 膨胀土的初判与详判

3.1.3 膨胀土的判别分类方法

3.1.4 膨胀岩的分类

3.2 膨胀土的抗剪强度特性

3.2.1 膨胀土强度的含义

3.2.2 膨胀土的强度理论

3.2.3 膨胀土的强度衰减和残余强度

3.2.4 影响膨胀土抗剪强度的主要因素

3.3 膨胀土的微结构及胀缩机理

3.3.1 膨胀土的微结构特征

3.3.2 胀缩机理与微观结构

3.4 本章小结

第4章 膨胀土加筋设计与加固机理

4.1 加筋膨胀土筋材及加固机理

4.1.1 加筋膨胀土中的土工合成材料

4.1.2 公路膨胀土的受力特性

4.1.3 加筋膨胀土地基的加固作用机理

4.2 加筋膨胀土地基稳定分析方法

4.2.1 加筋膨胀土地基的破坏形式

4.2.2 假定滑动面的加筋路堤极限平衡稳定分析法

4.3 加筋膨胀土地基承载力和沉降特性

4.3.1 膨胀土加筋地基的垫层作用效果分析

4.3.2 影响膨胀土加筋地基垫层作用效果的因素

4.3.3 膨胀土加筋地基垫层承载力

4.4 土工合成材料在浅基础中的加筋机理

4.4.1 土工织物的加筋机理

4.4.2 土工格栅的加筋机理

4.5 土工合成材料在浅基础中的加筋设计

4.5.1 宾奎特法（Binquet J.Lee K.L）

4.5.2 改进的太沙基法

4.6 膨胀土加筋垫层的承载力计算

4.6.1 加筋垫层的“深基础效应”极限承载力的计算

4.6.2 膨胀土的各向异性特性对加筋垫层承载力的影响和计算

4.6.3 工程实例——涵洞基础加筋垫层的设计及承载力计算

4.6.4 加筋垫层的设计及承载力计算比较

4.7 加筋膨胀土地基设计方法

4.7.1 加筋膨胀土地基的承载力

4.7.2 加筋膨胀土地基的沉降

4.7.3 加筋膨胀土地基的稳定性

4.7.4 土工合成材料的设计拉力

4.7.5 加筋地基的设计

4.8 本章小结

第5章 膨胀土工程特性变形特征

5.1 膨胀土处治概况

5.1.1 膨胀土的特性

5.1.2 膨胀土对公路工程的危害

5.1.3 膨胀土的传统处理方法

5.2 膨胀土工程特性试验分析

5.2.1 试验土样的选取

5.2.2 膨胀土的初步判定

5.3 击实膨胀土工程特性

5.3.1 击实膨胀土的基本物理力学指标

5.3.2 击实膨胀土的工程特性分析

5.3.3 试验结论

5.4 膨胀土增长曲线特征及运动学规律

5.4.1 NLSF原理及增长曲线回归方程

5.4.2 膨胀土增长曲线运动学特征

5.4.3 膨胀土增长曲线特征总结

5.5 本章小结

第6章 膨胀土路堤模型试验

6.1 中膨胀土模型试验Ⅰ（简称ModⅠ）

6.1.1 ModⅠ的试验概况

6.1.2 ModⅠ的试验阶段及试验内容

6.1.3 ModⅠ的试验结果分析

6.1.4 ModⅠ的试验结果

6.2 弱膨胀土模型试验Ⅱ（简称ModⅡ）

6.2.1 ModⅡ的试验设计

6.2.2 ModⅡ的试验过程描述

6.2.3 ModⅡ的含水量测试分析

6.2.4 ModⅡ的土压力测试分析

6.2.5 ModⅡ的温度测试分析

6.2.6 ModⅡ的胀缩变形测试分析

6.3 弱膨胀土模型试验Ⅲ（简称ModⅢ）

6.3.1 ModⅢ的试验概况

6.3.2 ModⅢ的试验设计及过程

6.3.3 ModⅢ的含水量测试分析

6.3.4 ModⅢ的土压力测试分析

6.3.5 ModⅢ的温度测试分析

6.3.6 ModⅢ的胀缩变形测试分析

6.4 本章小结

第7章 加筋膨胀土挡土墙模型试验

7.1 加筋膨胀土模型试验

7.1.1 加筋膨胀土模型试验工况

7.1.2 模型试验装置

7.1.3 模型试验膨胀土与加筋筋材

7.1.4 试验过程

7.2 重复荷载下加筋膨胀土路堤试验分析

7.2.1 沉降变形的结果及分析

7.2.2 加筋膨胀土路堤侧向变形测试分析

7.3 加筋膨胀土挡土墙模型试验

7.3.1 加筋膨胀土挡土墙的承载力分析

7.3.2 加筋膨胀土挡土墙的竖向变形分析

7.3.3 加筋膨胀土挡土墙浸水前后的沉降率分析

7.3.4 加筋膨胀土挡土墙的侧向变形分析

7.3.5 浸水过程加筋膨胀土体积的膨胀量分析

7.4 本章小结

第8章 加筋膨胀土蠕变模型试验

8.1 加筋土蠕变特性及蠕变模型

8.1.1 土体的蠕变特性

8.1.2 加筋筋材的蠕变特性

8.1.3 加筋土的蠕变模型

8.1.4 加筋复合土体的黏弹塑性本构关系

8.2 加筋膨胀土挡土墙蠕变模型试验

8.2.1 加筋膨胀土挡土墙蠕变模型概况

8.2.2 挡土墙的侧向变形蠕变曲线特征及分析

8.2.3 加筋膨胀土挡土墙的沉降变形特征与分析

8.3 本章小结

第9章 加筋膨胀土路堤结构计算模型及静动力特性分析

9.1 增量弹塑性理论

9.1.1 弹性增量理论

9.1.2 塑性增量理论

9.1.3 弹塑性模量矩阵及其确定

9.2 路基土弹塑性本构模型

9.2.1 土动应力应变关系特点

9.2.2 土的动力弹一塑模型（E—P模型）

9.3 土工格栅加筋土研究现状

9.3.1 土工格栅的性能

9.3.2 土工格栅的动力特性

9.3.3 土工格栅的加筋机理

9.3.4 土工格栅加筋土的机理和评价

9.3.5 土工格栅隔振的波动分析

9.4 土工格栅加筋土动力计算模型

9.4.1 格栅纵肋、横肋与土相互作用的模拟

9.4.2 格栅与土接触面的有限元格式

9.4.3 修正Drucker—Prager帽盖模型

9.5 加筋膨胀土路堤结构变形静力特性分析

9.5.1 地基∕路基∕路面结构计算模型

9.5.2 加筋膨胀土路堤结构加载历时过程

9.5.3 加筋膨胀土路堤结构变形控制分析

9.6 加筋膨胀土路堤结构影响因素动力特性分析

9.6.1 荷载形式的影响分析

9.6.2 加筋层数的影响分析

9.6.3 加筋筋材位置的影响分析

9.6.4 荷载大小的影响分析

9.6.5 移动载荷的影响分析

9.7 本章小结

第10章 膨胀土地区公路设计与施工技术

10.1 膨胀土地区公路路基设计标准

10.1.1 一般规定

10.1.2 填方路基

10.1.3 挖方路基

10.2 膨胀土地区公路工程的系统设计

10.2.1 公路膨胀土常见病害及成因分析

10.2.2 公路路基的系统设计

10.2.3 路基主体设计

10.2.4 路基防护与加固设计

10.2.5 路基排水设计

10.2.6 环保设计

10.3 膨胀土路基的处理方法及施工要求

10.3.1 膨胀土路基的主要处理方法

10.3.2 膨胀土路基的施工技术要求

10.3.3 膨胀土路基的施工基本要求

10.4 公路膨胀土问题处治技术与方法

10.4.1 膨胀土路基化学改良处治技术

10.4.2 膨胀土挖方路堑边坡防护处治技术

10.4.3 膨胀土填方路堤防护处治技术

10.5 加筋膨胀土路堤施工工艺及质量控制

10.5.1 加筋膨胀土工程施工技术规范

10.5.2 膨胀土地区施工注意事项

10.5.3 土工布加筋膨胀土路堤施工工艺与质量控制

10.5.4 土工网垫加筋膨胀土路堤施工工艺与质量控制

10.5.5 土工格栅加筋膨胀土路堤施工工艺与质量控制

10.5.6 土工格室加筋膨胀土路堤的施工工艺与质量控制

10.6 土工织物加筋膨胀土路堤的机理与质量控制

10.6.1 使织物的受力和路堤的变形尽可能接近理想的受力机制

10.6.2 提高土工织物加筋垫层效果的措施

10.6.3 选择合适的工程——避开加筋垫层的尺寸效应的不利影响

10.6.4 采用预应变加筋法

10.7 本章小结

……

第11章 膨胀土试验路段设计施工与监测

第12章 总结

参考文献

《公路膨胀土加筋设计与施工新技术》依据加筋膨胀土路堤筋土相互作用机理、疲劳特性、强度和变形特点，基于室内试验、模型试验、仿真数值分析、理论研究，建立了加筋膨胀土筋土相互作用的动本构模型、动力分析计算模型，通过仿真分析确定了合适的加筋筋材、加筋参数，较系统地分析总结了膨胀土的加筋设计与施工新技术。《公路膨胀土加筋设计与施工新技术》在对比分析国内外膨胀土问题文献研究的基础上，通过对国内膨胀土工程实践的广泛的现场调查研究、室内试验、模型试验、数值仿真分析、1：1试验路段的填筑与监测分析，首次创新性地提出膨胀土变形“增长曲线模型”和“增长曲线方程”，较系统地提出了膨胀土路基工程、边坡支挡防护工程的设计理念和施工工法，为国内交通建设科研、设计和施工单位的工程技术人员面临和处治膨胀土问题时提供重要基础和依据。【作者简介】李献民（1971-）男，博士，河南许昌人，汉族，中共党员，高级工程师。河南省交通科学技术研究院隧道工程研究所副所长。河南省公路学会工程地质委员会副主任委员。交通运输部“交通青年科技英才”，“十一五”河南省交通运输行业科技创新优秀科技英才。北京交通大学土木工程流动站博士后，师从我国著名隧道与地下工程专家——中国工程院院士王梦恕。 长期从事特殊土路基边坡稳定与加固设计处理、软弱地基处理与托换技术、路桥过渡段沉降变形与动力响应、隧道与地下工程施工运营健康监控技术等方面的科研工作。曾参加国家级科研项目2项、主持省部级科研项目15项，发表学术论文50余篇，EI检索16篇。获省部级科技进步奖3项。