循环荷载作用下宕渣颗粒破碎行为及累积变形预测

动载作用下宕渣低路堤沉降较大,而真实公路荷载下宕渣的累积变形模型匮乏,且宕渣易破碎,颗粒破碎行为与累积变形相关性有待厘清,故建立了可破碎宕渣动三轴离散元模型,基于颗粒破碎率进行细观动态表征,探讨颗粒破碎的时域演化规律.分析围压、荷载频率和循环动偏应力对颗粒破碎及累积变形的影响,研究颗粒破碎与累积变形的相关性,建立累积变形预测公式,并利用SBZ30型振动器开展现场激振试验进行对比,验证模型准确性.结果表明:动载作用下,宕渣颗粒破碎方式以破碎、研磨为主,加载初期破碎率大幅增加,随振次增加破碎率增速减缓;围压、荷载频率和动应力幅值与颗粒破碎率正相关,颗粒破碎对累积应变有双重影响,相同围压下线性相关;累积变形公式能合理预测宕渣填筑路基累积应变的发展趋势.研究结果可为宕渣路基运营期动力沉降计算提供理论参考.

基于力学-经验模型的交通荷载作用下软基长期沉降计算

为合理表征交通荷载循环作用下各因素对软土累积塑性应变的影响,并对运营期内车辆荷载引起的软土地基沉降进行有效预测,在总结归纳上海地区典型饱和软黏土动三轴试验基础上,充分衡量动、静偏应力耦合效应的影响,给出耦合应力水平的定义,利用耦合指数χ反映动、静偏应力的各自影响程度,以此对循环荷载影响下软土的强度弱化模型进行指数化修正;引入软化指数极限值,提出修正耦合应力水平的概念,建立起综合反映动、静偏应力耦合作用、固结围压、土体结构性、强度弱化及循环加载次数因素影响的软土累积塑性应变模型,并以此模型为基础进行交通荷载诱发的软土地基长期沉降计算,结合申嘉湖(上海—嘉兴—湖州)高速公路沉降实测数据对计算结果进行检验。研究结果表明:通过对强度弱化模型及累积塑性应变模型进行参数分析可知,耦合应力水平对模型的描述在等向、偏压固结状态下具有统一的适用性;申嘉湖高速公路长期沉降计算表明地基浅表层塑性变形最为显著;在运营初期理论计算曲线与实测曲线略有差异,在运营1年后两者差异逐渐减弱,后期保持较强的一致性;随着运营年限逐渐增大,沉降逐渐趋于稳定,预估通车550 d后软土地基累积沉降量达128 mm,与实测数据的相对误差仅为1.68%,说明该模型合理可靠。

变长桩-板结构应用在软土地区路-涵过渡段试验

为探究填筑期变长桩-板结构在深厚软土地区路-涵过渡段的作用机理,于G25德清—G60桐乡高速联络线湖州段设置了试验段,按桩长变化在变长桩-板结构两端及中间设置了3个综合监测断面,在其左右相邻段设置了2个沉降监测断面。针对桩体、板体、土体布置了共计60件静力传感器的高精度监测系统,分析填筑期内变长桩-板结构的桩土相互作用、荷载传递规律,并阐释其不均匀沉降控制机理。研究结果表明:过渡段沉降纵坡比最大值为1.5‰,衔接处的沉降差最大为1.2 mm;板下土体孔隙水压力值在填筑期受到明显扰动,2~3个月后孔隙水压力逐渐消散,趋于初始值;随着上部荷载的增大,管桩承荷增长速率远大于桩间土,待土体固结完成后,桩土应力比趋于稳定,最大值为45.86;板体4个桩中央处弯矩最大,桩-板连接处存在负弯矩;填筑期间土体受到挤压产生的侧向位移较小,最大为4.7 mm。利用变长桩-板结构可以有效解决软土地区路-涵过渡段沉降差异过大的问题,实现由沉降量小的水泥搅拌桩区向沉降量大的管桩区过渡,该研究可为变长桩-板结构在路-涵过渡段的应用和推广提供依据。