基于数值模拟的高速公路S型曲线积水规律分析

S型曲线由于特殊的线型几何特征形成了易积水的路面区域,对于积水规律的掌握有利于在设计和建造阶段提前预防和处理积水路段的危害。该文基于计算流体力学软件Fluent,结合计算流体力学分析中基于欧拉-拉格朗日方法的欧拉液膜模型EWF(Eulerian Wall Film),针对精细化处理的典型S型曲线双向多车道道路模型进行模拟计算。模拟包含了几何特征与降雨量等不同变量因素,得出了积水的水膜厚度以及流速分布规律。模拟结果表明:在降雨阶段,S型曲线横坡坡度0%~1%路段为积水路段,横坡坡度1%~2%路段为易积水路段,横坡坡度大于2%的路段积水情况受到降雨强度影响;在排水阶段,S型曲线横坡坡度0%~1%路段为排水困难路段,横坡坡度1%~2%路段为排水不畅路段,横坡坡度大于2%的路段排水顺畅,在排水时间结束时,路面在不同的几何条件和降雨条件下均能将积水排除至水膜厚度小于2 cm,横坡的大小与渐变影响了积水的横向分布与纵向分布,横向呈现中间高两边低、横断面上标高大的位置水膜厚度小和标高小的位置水膜厚度大的水膜厚度分布规律,总体呈现S型的分布规律;水膜流速在积水阶段呈现纵向上中间低两边高、水膜厚度大则水膜流速大的水膜厚度分布规律,在排水阶段则为纵向上中间高两边低的水膜流速分布规律。道路宽度影响了降雨落到路面的积水总量,进而对积水水膜厚度产生了影响;超高缓和率则主要使得积水路段、易积水路段增长,从而影响了积水分布的范围。

山区公路有限空间施工安全评价方法

山区交通工程建设经常面临狭窄地形条件下斜坡、弃渣、桥桩相互影响带来的安全挑战,需要综合评价由此产生的工程稳定问题。为了研究山区公路施工安全评价方法,依托某山区公路斜坡路段,在广泛调研狭窄地形路段工程建设特点的基础上,提出狭窄地形公路工程建设面临的共性安全问题,构建此类工程施工安全评价方法及控制标准体系,并在实际工程中应用、检验及完善该方法及指标体系。主要结果为:提出包括地基承载安全、改变地形边坡稳定性和结构安全的山区公路有限空间施工安全评价方法和安全控制标准体系。在山区公路有限空间工程建设中,需要控制弃渣填筑高度,控制加载造成的竖向应力小于承载力安全标准,实现地基承载安全;通过填筑体内部滑移、填筑体与斜坡地形接触面滑移、填筑体与自然地形深大滑移等潜在风险复核,实现边坡稳定性的全面控制;通过对桩基内力复核,控制堆载造成的结构内力小于结构承载安全标准。

冻融循环下低液限盐渍化粉土力学特性研究

为了研究冻融作用对低液限盐渍化粉土强度的影响,对不同初始含水率低液限盐渍化粉土进行冻融循环试验后,开展不固结不排水(UU)剪切和扫描电镜(SEM)试验,从宏微观角度揭示低液限盐渍化粉土强度的劣化机理。结果表明:未冻融时,含水率的改变不会引起低液限盐渍化粉土应力-应变曲线形态发生变化,均表现为软化型;在冻融作用下,含水率小于14%时试件的曲线形态不会发生改变,呈现软化型,高含水率的试件其应力-应变曲线形态会向着硬化性转变;通过分析冻融和含水率与破坏强度的关系,发现低液限盐渍化粉土破坏强度随含水率的提高呈现线性衰减,破坏强度随冻融循环次数的增加呈现指数型衰减,前3次冻融过程中破坏强度的衰减速率和幅度最大,随后趋于稳定;随着围压的增大,试件的应力-应变曲线会由软化型向硬化型过渡;在微观结构方面,冻融作用会改变土颗粒之间的接触形式,造成孔隙和裂隙的发育,冻融过程中微观结构的变异规律和宏观力学指标的劣化具有一致性。结合土体损伤力学,构建了冻融作用下的低液限盐渍化粉土黏聚力损伤劣化模型,冻融过程中的劣化度符合双曲线关系,最终劣化度A_(c)与含水率呈指数型关系,劣化速率B_(c)与含水率呈线性关系。

川西南公路顺层边坡桩锚组合结构加固分析——以乐西高速ZK9+352~ZK9+526边坡为例

四川盆地周边地形地质条件复杂,公路建设中顺层边坡的工程病害频现。通过工程地质分析和数值计算,基于滑面损伤本构模型,研究顺层边坡支护前后滑面应力、位移和边坡稳定性系数等特征量的变化规律,验证桩锚组合结构加固顺层边坡的适用性;通过施工全周期现场监测,获取边坡深部位移、抗滑桩桩身弯矩和锚索应力的时效特征。结果表明:开挖扰动下顺层边坡具渐进性失稳破坏特征;自坡脚沿滑面向后缘,位移呈指数型平滑递减,剪应力先增大后降低,滑面损伤变量自剪应力峰值位置开始同频衰减;采用桩锚组合结构加固顺层边坡后,滑面位移最大值降低88.62%,最大损伤变量降低84.75%,稳定系数提高25.20%;坡体深部位移、抗滑桩桩身弯矩、锚索应力等监测验证了桩锚组合结构加固的有效作用。

磷尾矿砂-土的击实性质及机理

利用磷尾矿砂改性黏土制备磷尾矿砂-土填料,通过击实试验对11种不同配合比的磷尾矿砂-土的击实性质进行分析,判断磷尾矿砂最佳掺量,并从级配角度分析其击实机理。结果表明,三次函数的拟合结果总体优于二次函数;随着磷尾矿砂掺量的增加,混合料的最大干密度先增加后减小,最优含水率持续减小。磷尾矿砂和黏土具有颗粒互补性质,采用40%磷尾矿砂和60%黏土形成的磷尾矿砂-土混合料,可以形成骨架密实结构。

考虑边坡渐进破坏特性的新型条分法及其应用

为了分析边坡的渐进破坏过程,以剩余推力法为例,应用剪应力—应变本构模型对传统条分法进行改进。分析了新型条分法的基本原理,提出基于临界状态的滑坡稳定性评价系数。根据稳定系数的变化可以判断滑坡不同阶段的滑体稳定情况。应用新型条分法对西北地区的一个滑坡进行稳定分析,并将分析结果与监测位移对比,证明了新条分法的可行性。

桩基钢筋笼保护层用UHPC垫块的性能研究

桩基钢筋笼保护层垫块关系到钢筋保护层厚度及基桩的垂直度,高质量的垫块对于基桩施工质量具有十分重要的意义。针对传统钢筋笼保护层用普通混凝土垫块存在强度低、易破损等问题,引入超高性能混凝土(UHPC)制作钢筋笼保护层垫块,对UHPC垫块的抗压强度、弯折性能、浸水后力学性能及质量的变化进行研究,并与普通混凝土浇筑垫块性能进行对比分析。结果表明,UHPC垫块的力学性能远优于普通混凝土垫块,浸水后其力学性能仍有明显的改善,同时通过实际工程验证了UHPC垫块可有效抵抗钢筋笼下放过程中的各种碰撞和挤压,确保钢筋保护层的厚度及桩基的垂直度。

纤维增强机场道面混凝土耐久性能研究与评价

对比研究了高强改性聚酯(FC)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、耐碱玻璃(AR)纤维的掺量(1.0、1.2、1.4 kg/m^(3))对机场道面混凝土抗冻、抗冲击和抗裂性能的影响,并采用TOPSIS综合评价法优选出了最佳的纤维种类和掺量。结果表明:与空白组相比,掺纤维混凝土的抗冻、抗冲击和抗裂性能均有所提高;随着纤维掺量从1.0 kg/m^(3)增至1.4 kg/m^(3),试件的相对动弹性模量、破坏冲击次数比和裂缝降低系数均增大,质量损失率和裂缝总面积均减小;与AR、PVA纤维相比,掺加1.4 kg/m^(3)的FC纤维对混凝土耐久性能的提升效果最好。

基于迁移颗粒振动能量的粒料基层填料压实质量评价

目前,粒料基层振动碾压质量评价指标多基于振动轮的动力响应,鲜有研究考虑粒料基层填料自身的振动信号。依托新建铁路砂土路基填筑碾压现场试验段,开展动态变形模量测试,采用无线智能颗粒传感器实时监测振动碾压过程中填料颗粒的迁移运动,进而分析三向加速度及其边际谱能量随碾压遍数的变化规律;基于迁移颗粒的边际谱振动能量幅值,提出新的压实指标:迁移颗粒振动能量压实值(migrating particle vibration energy compaction value,MPVECV),并分析其与碾压遍数和动态变形模量之间的关联性,探究振动模式、碾压速度及监测位置对新压实指标评价效果的影响程度。研究结果表明:振动碾压过程中粒料基层填料颗粒存在多方向的振动效应,进而促使填料不断运动致密,上部振动轮输出能量驱使填料内部颗粒不断小幅运动和调整直至整体稳定。传感器的加速度边际谱幅值与振动碾压遍数以及动态变形模量的关联性较好;迁移颗粒平行于行车方向的MPVECV指标相比于其在垂直于行车方向及竖直方向的MPVECV指标可更好地表征粒料基层填料的压实质量和动态变形模量,因此可用其评价填料的压实状态。MPVECV指标更适用于强振工况且其评价效果受碾压速度和监测位置的影响并不显著。研究结果可为粒料基层填料智能压实提供实时、无损的评价指标和技术。

考虑粗糙度影响的残积土-混凝土界面剪切特性研究

为探究不同粗糙度系数影响下残积土-混凝土界面的直剪特性,将烘干残积土样在不同含水率(13%、19%、25%)下配置成重塑土样,利用气动直剪仪在法向应力30、60、90 kPa条件下与不同粗糙度系数的3D打印混凝土块进行了一系列单调直剪试验,研究不同因素影响下残积土-混凝土界面剪应力-剪切位移,竖向位移-剪切位移规律及强度指标。试验结果表明:界面抗剪强度随着接触面粗糙度系数的增大而增大,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势,并在含水率19%附近达到峰值;接触面摩擦角随粗糙度系数增大变化不明显,随含水率增大均呈现先增长后减小的趋势;接触面黏聚力随着粗糙度系数的增大呈现先增大后趋于平稳的趋势,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势。粗糙度系数,含水率,剪切强度三者拟合结果显示含水率位于15%~20%,接触面粗糙系数位于16~18时,接触面剪切强度达到峰值。

施工参数对振杆密实法处理液化砂土地基效果的影响研究

为确定振杆密实法加固液化砂土地基的施工参数,通过“振杆密实设备—土体”简化模型计算和现场试验研究,分析了不同激振频率和振杆下沉/提升速度对加固效果的影响,进而选取最佳施工参数。简化模型计算结果表明:双自由度激振模型考虑了减振横梁和减振弹簧的作用,计算结果更接近实际情况,计算得到共振频率为17.2Hz。现场试验结果表明:试验场地采用激振频率为17Hz处理,地基土地标贯击数提高了50%~300%,锥尖阻力和侧壁阻力至少提升了60%和75%;相较于15Hz和19Hz的锥尖阻力提升了15%。振杆下沉/提升速度为1.5m/min时,地基锥尖阻力和侧壁阻力分别提升约为100%和60%,加固效果最佳。研究成果可为振杆密实法处理液化砂土地基的施工参数确定提供依据。

微胶囊含量及温度对沥青混合料自愈效果影响

为研究葵花籽油微胶囊沥青混合料中的自修复效果,本研究向试样中添加了0.10%、0.25%和0.50%三种不同含量的微胶囊,评估了微胶囊的力学性能和热学特性。通过对微胶囊添加前后的开裂沥青混凝土梁进行三点弯曲试验,评估了微胶囊添加量和修复温度对沥青混合料自修复性能的影响,将受损试样修复后的强度与其原始强度进行对比分析,结果表明:微胶囊可以有效抵抗搅拌和压实作用,当载荷作用时微胶囊在沥青混合料内部破裂,释放出包裹的葵花籽油。沥青混合料中的微胶囊含量对修复水平有显著影响,微胶囊含量越高,修复水平越高。当温度升高时,有微胶囊和无微胶囊的沥青混合料修复水平均有所提高。当温度低于40℃时,修复温度对沥青混合料修复水平的影响更大。

土木工程道路路基施工技术分析

土木工程道路路基施工,作为道路建设的基石,其技术应用的精准与高效,直接关系到道路的质量与使用寿命。随着交通事业的蓬勃发展,对路基施工技术的要求也日益严格。本文旨在深入探讨路基施工的关键技术,分析其在实践中的应用与效果,以期为道路建设提供更为科学、合理的施工方案。

改性沥青混凝土在市政道路工程中的应用探析

在市政道路工程中,改性沥青混凝土路面施工是比较重要的施工内容,而质量满足要求的改性沥青混凝土路面不仅结构稳定性较强,同时也具有良好的抗震性能。市政道路工程施工内容多,规模庞大,将改性沥青混凝土应用于其中能改善道路路面性能,保证工程质量。为了推动我国工程行业长远发展,应结合市政道路工程施工要求,注重改性沥青混凝土的应用,其不仅能优化道路结构性能,还能提高施工水平和质量。文章以市政道路工程施工为探究背景,对相关背景进行了简述并阐述了改性沥青混凝土类型,进一步探讨了改性沥青混凝土在市政道路工程中的应用优势,重点探究了应用流程,以期推动改性沥青混凝土的广泛应用。

基于证据理论的支挡型黄土高陡边坡稳定性评价

为准确评价高陡边坡的稳定性,以黄延高速公路高陡边坡为依托工程,采用D-S证据理论建立支挡型黄土高陡边坡安全评价指标框架体系,进一步提出了考虑支挡结构的高陡边坡稳定性评价方法.采用Python编程软件对监测的抗滑桩与高陡边坡水平位移历史数据进行迭代和反演计算,得到边坡变化过程中各参数随时间变化的动态变化规律,实现对边坡的安全预警.根据安全评价结果,目标边坡处于安全状态的概率为73.25%,处于基本安全的状态的概率为22.99%.结果表明:D-S证据理论可对高陡边坡各指标间的一致性和冲突性进行定量衡量,并使各指标能够真实反映高陡边坡的特征;基于证据理论的评价模型所得结果与工程实际相吻合.该研究为同类边坡的安全评价提供了新的途径.

山区公路典型弃渣边坡灾变机制和综合安全控制技术

通过阐述当前交通工程弃渣场评估的特点和存在的问题,利用地面调查定性评估和极限平衡法定量评估相结合的方法,评估某高速公路3个典型弃渣场的稳定性,揭示了山区高速公路弃渣场的阶段特征和控制要素,发现弃渣灾变机制主要由弃渣过程形成的密度分带特征和场地不良地质控制,前者可通过整形坡率实现安全控制,后者安全风险不好消除,须在选址和清底阶段消除;同时提出通过4个标准化实现山区高速公路弃渣场综合安全控制目标。

振动荷载下级配碎石颗粒运动及其能量特征试验研究

大空隙级配碎石因其良好的透(排)水性能逐渐用作“海绵城市”路面结构的基层填料,但振动荷载作用下填料颗粒在重新排列过程中的运动姿态变化以及能量状态空间分布规律仍不明确。文章基于颗粒堆积理论设计了不同级配的碎石填料,开展不同激振参数组合下的室内新型平板振动压实试验,在试样内部不同位置处放置新型智能颗粒传感器(SmartRock)实时监测压实过程中颗粒的运动姿态变化,由颗粒加速度响应分析填料内部运动能量的时空演变规律,进而提出基于颗粒运动和能量分布的填料压实质量评价新指标。研究结果表明,级配碎石填料振动压实过程可明显分为两个不同阶段:第一阶段大部分能量耗散于碎石颗粒的竖向运动及空隙的压缩,占主导的颗粒竖向运动未形成致密的骨架结构;第二阶段颗粒主要发生水平面内的平动以及竖直面内的滚动,颗粒的长轴取向逐渐趋近于“平躺”状态,大部分能量耗散于颗粒间空隙的填充,颗粒逐渐互相紧密咬合嵌挤并形成稳定的骨架结构。试样中上部颗粒的运动指标可较好地评判压实状态,当颗粒水平向运动能量从逐渐增大过渡到逐渐减小至几乎没有任何能量分布但竖向能量分布突增时,表明试样已达到较优的压实状态,新的颗粒运动和能量指标可为连续压实质量智能评价和调控技术研究提供有益的理论依据和研究基础。

法向循环荷载下土石混合料-织物界面剪切特性研究

筋-土界面动力剪切特性会影响加筋土石混合料路基的稳定性和耐久性。采用室内大型动态直剪仪,对5种含石量(0%、25%、50%、75%和100%)下的土石混合料-土工织物界面进行了一系列静、动力直剪试验,分析了法向应力振幅(10、20、30、40、60 kPa)和法向加载频率(0.5、1.0、2.0 Hz)对界面剪切响应的影响规律,并在试验的基础上建立了界面摩擦系数的经验公式。结果表明:界面上、下界抗剪强度随含石量的增大表现为先增大后减小的趋势,并与法向应力振幅呈正相关关系,与法向加载频率呈负相关关系;增大含石量会使界面剪胀效应增大,增大振幅和频率会使其减小;含石量和振幅的增大会导致界面摩擦效应增强;在试验的基础上建立了与含石量、振幅、频率相关的界面摩擦系数经验公式,与试验结果吻合较好。

考虑含水率影响的花岗岩残积土边坡地震响应分析

基于室内直剪试验,得到不同含水率下花岗岩残积土的强度参数,并采用有限差分软件研究了花岗岩残积土边坡在不同含水率(13%、17%、21%、25%)和地震加速度峰值(0.05g、0.1g、0.2g、0.4g)下的位移场、加速度场和锚杆轴力变化规律。结果表明:在EL波作用下,边坡水平位移主要集中在残积土层内。含水率越高、地震峰值加速度越大,同一位置处坡体水平位移越大;PGA放大系数随着坡高的增加而增大,且表现为趋表放大效应。含水率越高、地震峰值加速度越小,同一位置处PGA放大系数越大;预应力锚杆最大轴力位于锚头处,且轴力沿自由段变化较小,而在内锚段由始端向末端逐渐减小。含水率越高、地震峰值加速度越大,同一位置处锚杆轴力越大。当地震加速度峰值较小时(PGA=0.05g),坡脚处锚杆轴力最大,当地震加速度峰值较大时(PGA=0.4g),坡顶处锚杆轴力最大。

黄河冲积粉土的密实度及含水率对力学性质影响

为研究黄河冲积粉土的工程力学特性,评价粉土路基的稳定性,通过室内试验,分析了粉土作为路基填料的基本物理力学性质,对比研究了不同密实度、含水率下粉土的强度与变形性状。研究表明,黄河冲积粉土的颗粒级配不良,难于压实,压实后空气体积率较大。最优含水率条件下,压实系数为0.90的粉土变形为软化型,随着含水率增加,试样的变形性状逐渐由软化型转变为硬化型,尤其围压高、含水率大时,塑性剪切位移更大;压实系数不超过0.85、含水率不低于最优含水率的试样,变形均为硬化型。压实粉土的黏聚力随压实系数减小或含水率增加显著降低,而内摩擦角的变化不大。压实粉土易产生湿化变形,土体的压实系数对变形量影响显著。