堆载下深厚软土侧移分析及响应面预测方法研究

为预测路堤堆载作用下的土体侧移,为土位移法计算既有高铁桥梁桩基内力及侧移提供条件,本文采用Midas GTS建立二维有限元模型,计算路堤填筑产生的土体侧移,分析土体参数、路堤参数及堆载空间位置等因素对土侧移的影响。对各因素进行敏感性分析,采用响应面法,以5次多项式构建土体侧移与各因素之间的显式关系式。结果表明:路堤填筑后,土层总位移呈“灯泡”形,侧移沿深度方向呈现“弓”形;土体最大侧移随着土体泊松比、路堤堆载等级、路堤填筑宽度增加而增大,随距路堤中心距、土体弹性模量增大而减小;土体侧移对土体泊松比、路堤堆载等级、土体弹性模量、路堤填筑宽度、距路堤中心距离较敏感,对下层岩体的泊松比等因素不敏感;拟合得到的响应面函数可准确预测不同堆载等级下深厚软土土体侧移。研究结果便于快速估算堆载下土体侧向位移。

膨胀土高填方渠堤沉降变形特征研究

南水北调中线工程膨胀土高填方渠堤的工后稳定性是各方关注的焦点,如果渠堤工后沉降大,易导致衬砌面板结构内力变化,影响渠道的运行安全。针对南水北调中线某膨胀土高填方渠堤工后沉降明显的问题,通过该段渠堤现场表面变形、内部变形、地下水位和降雨量监测数据的分析,对其沉降变形特征进行了研究。结果表明:高填方渠堤中渠基膨胀土的垂直表面位移受降雨影响显著,其导致高填方渠堤沉降变形随时间的变化可分为缓降段、陡降段、回弹-稳定-陡降段和回弹段4个阶段;填方高度对渠堤的表面变形和内部变形均存在显著影响,渠堤沉降量随着填方高度的减小而逐渐减小,同时,渠堤内部变形主要集中在孔口以下6~7 m的深度范围内,且指向渠外方向累计水平位移量较大于指向渠内方向的累计水平位移量;结合测压管水位、垂直位移测点及降雨量的变化规律,得到了该段渠基土的表面变形与测压管水位存在较强的相关性,地下水位变化是导致区域地表变形的主要因素。研究成果对膨胀土高填方渠堤工后沉降防治具有科学的参考意义。

高速铁路红层改良填料路堤动力特性及沉降规律研究

川渝地区高速铁路建设频繁跨越红层地区,为高速铁路的建设和运营带来了新的风险和隐患。为了解决红层土工程适应性差的问题,对红层土试样展开室内土工试验,并且基于改良土工程参数构建了高速铁路红层改填料路堤动力学模型,分析了高速列车荷载下路堤内动应力、动位移、加速度的变化规律并提出质量控制措施。期望研究成果为红层地区高速铁路路基设计和施工提供理论指导与实践经验。

黑龙江干流工程吹填堤防固结特性及固结沉降研究

吹填土固结特性及固结沉降对地基的稳定性具有重要影响。以黑龙江干流工程吹填砂性土为研究对象,对现场土样进行了压缩试验和剪切试验,研究吹填土在排水固结过程中的沉降变化规律。结果表明:吹填砂性土在高含水率状态下会发生较大的沉降变形,随着含水率的降低沉降变形会逐渐减小;围压能够改变土体原来的内部结构,使土颗粒间的排列发生变化,并且围压越大,土体的塑性破坏应力越大;吹填砂性土体的沉降变形主要是由土体孔隙水排出引起的,砂性土在高含水率状态下具有较大的压缩变形,导致土体产生过大的沉降变形。

斜顶板桩承台接岸结构优化设计

针对斜顶板桩承台接岸结构造价较高的问题,结合洋山港区实际应用情况进行优化设计研究。采用与已建结构相同的计算方法进行使用条件和结构受力特点的对比分析,得出类似结构在软土地基的大型集装箱码头中应用可以显著优化结构。采取分级实施墙后棱体、取消后排支撑桩、利用组合钢板桩优化密排钢管板桩、将承台简化为导梁等优化措施,形成一种新的半直立式接岸结构形式,即斜顶板桩结构。结果表明:斜顶板桩与下级棱体组成的独立稳定结构体系较好地适应了前期软土地基高填土的变形特点和后期上部结构的使用要求。新结构更合理地利用桩基结构承载能力,明显提高了经济性,有利于在软基地区的类似工程中推广。

浆砌石加筋挡土墙的水力冲填施工方法研究

在河道堤防工程的建设中,加筋挡土墙后土体的回填是关键的施工环节,传统的水力冲填方法存在稳定性不足和支撑性弱的问题。本研究针对现有竖向水力冲填设计的不足,提出了一种浆砌石加筋挡土墙后土体回填的水力冲填施工新技术。该技术通过引入条形支撑和辅助支撑平台,优化了冲填结构,提高了工程的稳定性和荷载力。通过地质勘察确立基础布置,精确计算填土量,并采用多点位压力胶管进行冲填,施工完成后,通过严格的质量核验,确保了施工质量。在河道堤防工程的应用实例中,7个测试点位的冲填密实度均超过了15.5%,验证了本方法的灵活性、针对性和实际应用价值。

降雨入渗下强风化软岩高填方路堤边坡稳定性研究

降雨入渗是影响边坡稳定性、导致边坡失稳的最主要和最普遍的环境因素。强风化软岩用于高填方路堤填土边坡时,填土的压实度直接影响路堤土的渗透性和强度。利用饱和与非饱和渗流有限元模拟降雨入渗时高填方路堤的暂态渗流场,将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于边坡的极限平衡分析,并考虑基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨降雨强度、持时和压实度对边坡稳定性的影响。研究表明,强风化软岩用于高填方路堤压实度不能低于90%;当暴雨强度为200 mm/d时,边坡就会失稳。其成果将为高填方路堤边坡防护设计提供科学依据。

考虑路堤填筑过程与地基土固结相耦合的桩承式路堤土拱效应分析

土拱效应分析是桩承式路堤设计时需要解决的首要问题,在总结分析已有现场测试资料及研究成果的基础上,建立能考虑路堤填筑过程与地基土固结相耦合的土拱效应计算模型。该计算模型比较完整地反映了从路堤开始填筑直到地基土固结完成整个过程中土拱效应的发展变化历程,模型计算结果与现场实测结果比较吻合。利用该计算模型对台缙高速公路工程桩承式路堤土拱效应及桩身中性点位置的变化特征进行分析,研究结果表明:(1)在路堤填筑过程中,桩土应力比迅速增加,路堤填筑完毕直至地基土固结完成这个过程中,桩土应力比虽然有所变化,但变化的幅度不大,与路堤刚填筑完毕时的桩土应力比相比,后期桩土应力比的变化幅度不大于15%;(2)在路堤填筑及地基土固结过程中,桩身中性点位置经历了先逐渐向下移动、尔后向上移动、再向下移动、最终趋于稳定位置的过程。该研究成果可为桩承式路堤设计提供有益的参考。

竹城公路高液限土与红粘土路用性能的试验研究

通过详尽的室内试验,揭示了竹城公路高液限土与红粘土特殊的路用特性。针对其特点,采用石灰进行高液限土的改性试验,研究其物理力学性质和强度变化规律。研究结果表明,经石灰改性处理的高液限土,液限与塑性指数均降低,膨胀性显著减弱,CBR大幅提升,可用作高等级公路的路基填料。另外探讨了《公路路基设计规范》中关于高液限土与红粘土规定得不够严密的相关内容,为合理有效地利用高液限土与红粘土和补充或修订相应的技术规范做了必要的工作。

大型疏浚土充填袋筑堤技术研究

为缓解砂石资源紧缺、保护生态环境、降低工程造价和高效利用航道疏浚土,以大型疏浚土充填袋筑堤技术应用于连云港港徐圩港区围堤建设为工程实例,通过稳定性分析计算、离心模型试验开展了大型疏浚土充填袋筑堤技术的理论可行性研究,并结合原型试验提出了新型配套施工工艺,形成了相关成套技术。研究表明:袋体土工织物加筋作用良好,堤体及地基稳定性能够满足安全设计;控制疏浚土充填料初始含水率、采用泥浆泵与浓浆泵串联接力的施工工艺,能够提升大型疏浚土充填袋筑堤施工效率,满足正常围堤建设强度需要;低含水率疏浚土充填料排水较快、袋体实际有效厚度较为理想、堤体地基较为稳定,大型疏浚土充填袋筑堤具有其技术可行性。

黄土高填方路堤沉降分析

采用4种条件(层重固结法,层重未固结法,孔隙水压力求孔压系数法,孔隙气压力求孔压系数法)下的最终沉降计算方法,和简化的考虑施工加载过程的非饱和土一维固结方法,对某公路高路堤的沉降进行计算分析,并与实测资料相比较。结果表明:公路路堤各土层在自重作用下固结已经完成,甚至有超固结,简化的非饱和土一维固结计算方法可以满足计算精度的要求;同时揭示,公路路堤沉降监测与一般地基的沉降监测是不同的,对不同的问题应该研究布设测点的方法。

降雨作用下高填土质路堤边坡的渗流稳定分析

针对现行的高填土质路堤边坡,基于饱和—非饱和渗流数学模型,设计了二维非稳定渗流程序,通过模拟因雨水入渗引起的暂态渗流场,分析土体中含水量、基质吸力的变化规律;采用等效粘聚力的概念,利用延伸的MOHR COULOMB破坏准则对路堤边坡进行了弹塑性有限元分析,进而得出路堤边坡在不同降雨时刻的安全系数;最后分析了降雨重现期、土参数φb和由路堤施工所引起的土体渗水性系数的各向异性对边坡渗流稳定的影响。

加筋软岩粗粒土路堤填料大型三轴试验研究

为研究加筋粗粒土填料的强度变形特性及加筋效果,进行加筋强风化软岩粗粒土固结不排水和固结排水大三轴试验。试验表明:加筋填料的应力–应变关系表现为应变硬化型;轴向应变较小(εa<1%)时,加筋填料效果不明显,随着轴向应变的逐渐增大加筋效果逐渐发挥。加筋填料的孔隙水压力均高于素填料,随着加筋层数的增加均有不同程度的提高。加筋效果系数均>1.0,一层加筋填料加筋效果系数为1.09～1.21,二层加筋填料加筋效果系数为1.30～1.71,三层加筋填料加筋效果系数为1.31～1.72。加筋前后填料的内摩擦角?基本不变,填料的黏聚力增大。加筋填料的本构关系可以用Duncan-Chang模型来描述,依据试验结果求得模型参数。

红砂岩粗粒土流变工程特性试验研究

在自行设计的粗粒土单轴流变试验仪上,进行红砂岩粗粒土流变试验,分析红砂岩粗粒土的流变特性。流变试验结果表明,在比较低的应力状态(轴向应力σ≤0.8MPa)下,红砂岩粗粒土表现出线性黏弹性;在较高的应力状态(轴向应力σ>0.8MPa)下,红砂岩粗粒土表现出非线性黏弹塑性。为描述红砂岩粗粒土的非线性黏塑性变形特征,提出一个新的双曲线型黏塑性体,将双曲线型黏塑性体与Burgers流变模型串联,建立一个新的红砂岩粗粒土非线性黏弹塑性6元件流变本构模型,该流变本构模型能很好描述红砂岩粗粒土的非线性流变特征。同时,通过红砂岩粗粒土流变试验曲线,采用改进的最小二乘拟合方法确定该流变本构模型参数;流变试验曲线和该流变本构模型的理论曲线进行对比,对比结果验证了该模型合理。

黄土路堤工后沉降预测新模型与方法

路堤的工后沉降是在黄土地区修建高标准铁路的主要问题之一,利用黄土路堤工后沉降的实测数据,找出其相应的工后沉降规律将有利于指导设计与施工。在分析了大量的兰武二线铁路黄土路堤工后沉降的实测数据的基础上,提出了一个新模型。为了检验新模型,运用常用的双曲线模型和指数模型分别对相同的实测数据进行了分析预测,并通过对比分析得出了不同的分析和预测结果。研究结果表明:新模型预测的误差小,与实测数据的吻合较好。新模型为工后沉降的分析预测提供了一种新的方法,可为今后黄土路堤工后沉降的预测计算提供参考。

成层软土地基上土堤填筑稳定性的塑性极限分析

针对成层软土地基上土堤填筑的稳定性分析问题,考虑地基土体的不排水抗剪强度既随土层变化又随深度任意线性变化,根据工程实践中揭示的堤基深层破坏模式,基于塑性极限分析的上限理论,构建满足运动许可的对数螺旋线与圆弧组合的转动破坏机制,建立了便于快速评估成层软土地基上土堤填筑稳定性的临界高度、无量纲化的稳定数、稳定图、最小安全系数和临界滑动面的分析计算方法,并将计算结果与2个土堤失稳现场试验工程案例的实测结果进行了对比。结果表明,采用本文方法计算得到的土堤最小安全系数接近于土堤失稳时的最小安全系数的理论值1.0,计算确定的临界滑动面也与实测的临界滑动面比较接近,从而验证了本文方法的适用性。

泡沫轻质土填筑软土地基沉降分析及控制

为了解决软土地基变形导致路面不均匀沉降问题,并使泡沫轻质土更广泛地应用于路堤填筑,利用ANSYS有限元软件,对泡沫轻质土填筑不同高度、密度和弹性模量的路堤进行了理论分析。研究结果表明,软土层弹性模量对路基沉降影响最大,而其粘聚力的变化对路基沉降几乎无影响;与普通路基相比,泡沫轻质土路基能够很大程度上降低路基沉降;泡沫轻质土路堤高度的增大、弹性模量的减小和密度的增大均会使路基沉降增大。同时,发现泡沫轻质土密度大于11kg/m3、路堤高度大于或等于12m时,路基易发生失稳。

斜坡软弱地基路堤工程特性的数值模拟

在斜坡软弱地基上修筑填方路堤容易出现滑塌失稳、侧向变形过大等重大工程事故。运用非线性有限元及剪切强度折减法,模拟路堤分步建造的施工力学行为,建立斜坡软弱地基在路堤自重荷载作用下的数值分析模型,从土体变形和稳定安全性2方面研究表层软弱层、地面横坡对路基结构工程特性的影响。结果表明:斜坡软弱地基不能被简单视为斜坡地基和软弱地基的等权重线性叠加;表层软弱层、地面横坡可加剧结构的侧向位移、竖向沉降,改变潜在滑移面的形态,导致路堤结构稳定性降低;实际工程中应高度重视下坡脚方向侧向位移和表层软弱层的处理;运用非线性有限元法结合剪切强度折减法,能同时进行斜坡软弱地基在路堤自重作用下变形与稳定性分析。

巨粒土高填路堤现场填筑试验研究

对重要的路堤填筑工程,国内目前一般都采用试验段法来确定填筑施工参数,已取得良好的效果。通过对河南S325侯饭线巨粒土高填路堤现场填筑试验,采用沉降量、灌水法以及弯沉等多种方法对路基质量进行检测对比,探讨巨粒土的压实机制以及颗粒级配、含水率、碾压机械、铺土厚度以及碾压遍数等不同施工工艺参数及不同参数的组合对压实效果的影响,提出巨粒土现场压实质量控制应以沉降差为主,并结合施工工艺参数的方法来控制,该法可有效保证填筑质量,加快施工进度,并可对类似工程的质量控制、检测和评价提供参考,具有重要的实用价值。

山区机场高填方土石混填强夯参数的现场试验研究

针对四川省攀枝花机场高填方土石混合料填筑体工程 ,分别采用 2 0 0 0kN·m和 3 0 0 0kN·m夯击能、 3 5× 3 5m正方形布置夯点对松铺厚度为 4m、 5m、 6m土石混合填筑料进行现场单点夯试验 ,获得了不同夯击能和不同松铺厚度时单点夯沉量、夯沉体积与夯击次数的关系 ,并对夯后填筑体密实度和变形模量进行了现场测试与评价 ,在此基础上 ,最后提出了采用 2 0 0 0kN·m夯击能、松铺厚度为 4m ;3 0 0 0kN·m夯击能、松铺厚度为 5m和 6m的土石混填料强夯施工参数及控制标准 ,以指导山区机场高填方填筑体施工。