基于优化BP神经网络的复合路基沉降预测

为准确预测CFG桩复合路基的沉降,以观测时间、累计填土厚度、软土层厚度、软土压缩模量和桩长为输入变量,基于MATLAB平台,构建网络结构为5-5-1的BP预测模型,并用粒子群算法和遗传算法分别进行优化,再以肇庆市桥北路新建工程的实测数据进行仿真,将两种优化模型和普通BP模型的预测性能进行对比。结果表明:使用PSO-BP和GA-BP预测模型预测CFG桩复合路基的沉降是可行的,且预测精度高,预测结果明显优于普通BP沉降预测模型。本文成果可为复合路基的沉降预测提供一定的借鉴与参考。

高速公路软弱路基边坡沉降滑移机理分析及微型桩复合加固

依托中国“一带一路”重点贡献项目格鲁吉亚E60高速公路Ubisa-Shorapani(F3)标段项目,针对公路软弱路基边坡沉降与滑移问题,通过现场实测与数值模拟探究并论证其机理,提出带连系梁式微型桩复合加固措施,并对结构自身参数进行方案优化。结果表明:路基边坡的安全稳定系数随加固区首排桩体距坡顶距离(Lx)逐增且呈现先增大后减小的趋势,在L_(x)=2 m且桩体倾角为15°时安全稳定系数最大,为1.542;不同桩径下的安全稳定系数差异较小,最大差值仅为0.1。基于敏感性分析优化方案,优化处治后的坡脚土体最大水平位移为10.8 mm,相比未处治前约减小88.0 mm,减幅为89.1%;路基左侧地表最大沉降量仅为7.9 mm,相比未处治前约减小12.1 mm,减幅为60.5%;随时间的增长,土体沉降逐渐趋于均匀且稳定。

PHC管桩复合地基失稳分析及加固处治设计

湖南省某高速公路位于洞庭湖平原区,以湖相及河湖相沉积盆地的软土为主,失稳路段采用PHC管桩复合地基处治,当路基填筑到96区时,路基发生失稳滑移。以失稳滑移路段为依托,分析了管桩复合地基失稳的原因,发现了其失稳的破坏模式并非剪切破坏而是弯曲破坏,提出了加固处治设计。通过1.5 a的监测,其数据均已收敛,表明了其加固处治设计是安全可靠的,确保了高速公路如期通车和运营安全。

电测深联合剖面法在高铁路基岩溶探测中的应用

采用电测深联合剖面法,对新建莱荣高铁路基岩溶进行综合勘探。该方法结合电测深与联合剖面法的特点,通过测量地下岩层的电性分布,从而准确反映岩溶的位置和形态,且具有横向分辨率高和纵向探测深度可计算等显著优点。将电测深低阻凹陷及联合剖面双线交叉点重叠的位置推测为岩溶发育区,适用于类似地质条件下的路基岩溶探测。探测结果显示,DK11+352~DK11+750段电阻率介于240~560Ω·m,电测深联合剖面法岩溶探测准确率为86.7%;DK11+750~DK12+025段电阻率介于320~1000Ω·m,电测深联合剖面法岩溶探测准确率为50%;路基岩溶综合探测结果准确率为75%。研究结果表明,电测深联合剖面法在路基岩溶探测方面具有较高的精度,为高铁路基岩溶探测提供一种较好的解决方案。

水泥搅拌桩桩间距对桩身承载性能的影响

为探究水泥搅拌桩桩间距对桩身承载性能的影响,以重庆市玉泉湖一路K1+435~K1+550路段水泥搅拌桩处置工程为背景,结合理论研究及数值模拟,探讨分析了不同桩间距布置条件下的水泥搅拌桩桩身侧摩阻力、竖向应力及加固区沉降变化情况。研究结果表明:1)水泥搅拌桩侧摩阻力中性点出现在埋深1/4桩长处,且随桩间距的增加,中性点位置下移;2)在桩间距从3倍桩径增大至5倍桩径的过程中,桩侧负摩阻力峰值由15.7 kPa增至18.3 kPa,增大了16.6%,而桩间距对正摩阻力峰值的影响较小;3)水泥搅拌桩桩身竖向应力沿埋深方向递减,当桩间距增大时,持力层顶部应力水平持续增加,地表及加固区沉降均随桩间距的增大而不断增大;4)桩间距3.3倍桩径的水泥搅拌桩复合路基承载力为456.68 kPa,处置效果良好。本文成果可为水泥搅拌桩在复合软弱路基处置工程中的应用提供一定的借鉴与参考。

复掺纤维水泥改良风积沙抗压强度试验研究

和若铁路(和田—若羌)DK111+500—DK111+800段的风积沙为C3间断级配细沙,不能直接用作铁路路基基床填料。为了对风积沙进行改良,考虑在其中单独掺加聚丙烯纤维,以及将聚丙烯纤维分别与玄武岩纤维、玻璃纤维、聚酯纤维按质量比1∶1复掺。不管单掺还是复掺,纤维掺量(质量分数)均分别取6‰、8‰、10‰,水泥掺量(质量分数)为5%,养护龄期7 d。通过无侧限抗压强度试验,研究不同纤维单掺和复掺对水泥改良风积沙应力、应变、无侧限抗压强度和割线模量的影响。结果表明:与相同掺量的单掺试样相比,掺量为6‰、8‰时复掺聚丙烯纤维与玻璃纤维试样峰值应力小幅增大,其他复掺试样峰值应力均减小;不同纤维复掺对水泥改良风积沙无侧限抗压强度增强效果不明显,但对水泥改良风积沙割线模量影响明显;掺量8‰时复掺聚丙烯纤维与玻璃纤维试样无侧限抗压强度比单掺试样增大6.53%,而其他复掺试样无侧限抗压强度均比相同掺量单掺试样减小0.21%~11.73%;不同掺量下复掺试样割线模量均比单掺试样大,掺量6‰时复掺聚丙烯纤维与玄武岩纤维试样割线模量比单掺试样增加了1.12倍。研究结果可为沙漠地区铁路路基基床表层填料改良设计及施工提供参考。

含黄铁矿填料的高速铁路路基上拱特性与机理

黄铁矿氧化膨胀对建筑物、铁路、公路等结构的影响较大,易引发结构物上拱。通过现场勘察、矿物成分分析和变形监测,系统研究含黄铁矿填料路基上拱病害特征,探究摩擦板及端刺结构型式、路基填料高度对路基上拱变形的影响,分析黄铁矿氧化膨胀反应机理和膨胀特性,以明确路基上拱原因。结果表明:所有上拱区段路基填料均检测出含有少量黄铁矿和石膏;上拱变形主要产生在路基高度范围内,线路开通后路基以0.13~0.46 mm·m^(-1)的速率持续上拱;半填半挖区段轨道结构的上拱量沿路基横向随填方高度的降低呈递减关系;路桥过渡段范围轨道垂向变形特征与摩擦板及端刺结构型式密切相关,摩擦板及端刺结构对路基上拱变形存在抑制作用;黄铁矿氧化是一个长久且持续过程,其生成硫酸盐引发的一系列化学反应所伴随的体积膨胀是造成路基上拱的主要原因;为彻底消除该隐患,应对含黄铁矿填料采取暗挖置换措施。

盾构渣土的绿色处理及路基填料性能研究

随着我国地铁建设,产生了巨大量的盾构渣土。目前国内多采用消纳弃置,这种处理方式会造成土地资源浪费和环境污染。研制一种专业处理盾构渣土的复合固化剂,降低含水率,改良固化土颗粒组成,降低有机物含量,提高强度及稳定性。通过系列试验,对绿色处理后的盾构渣土的无侧限抗压强度、抗剪强度、加州承载比等力学性能指标进行分析,试验证明,绿色处理后的盾构渣土具有较高的强度和较好的工程特性,可用作道路路基填料。为盾构渣土的工程再利用提供了有益的参考。

双侧加宽公路路基路面的变形控制

分析了双侧加宽公路路基路面变形特性与控制方法,建立了有限元分析模型,探讨了新旧路基变形特征与力学响应变化,通过参数选择,对比了台阶开挖与桩土复合地基在不同条件下的处置应用情况。建议在新旧公路台阶开挖施工中采用1∶1.25~1∶1.5高宽比,高度控制在0.8~1 m,宽度控制在1~1.5 m。在桩土复合地基处置中,需根据桩数、桩径、桩间距及桩长的影响效果进行合理控制,应布设6根桩体,将桩间距控制在2 m左右,以提升施工经济效益,达到施工要求。

基于堤防工程地基加固高压旋喷桩优选施工参数研究

在南方某堤防工程中采用高压旋喷桩施工对软土地基进行加固处理,通过分析软土地基工程特性和高压旋喷桩施工原理,设置三种工况参数进行试验桩施工,对比试验桩的实际桩长、桩径、垂直度、复合地基承载力等参数,将喷浆压力25MPa、提升速度0.15m/min、水灰比0.8作为优选施工参数,对拟建场地工程桩进行指导施工,可提升高压旋喷桩工程桩整体质量和软土地基加固效果。

既有线帮宽段复合地基桩土应力分布规律研究

既有线帮宽段复合地基承载能力直接影响既有-帮宽路基整体结构稳定,而桩土应力分布又直接关系到复合地基承载能力的发挥,且中川铁路帮宽段工点地基属饱和黄土地基,地基处理效果不易控制。通过开展现场试验,研究在饱和黄土地质情况下既有线帮宽段高压旋喷桩复合地基的桩土应力分布规律,为帮宽段工点复合地基承载能力的分析提供支撑,并可积累地区经验,为类似工程提供参考。结果表明:现场帮宽路堤的临界高度在1.5~1.8 m左右,当路堤填筑高于该高度时,桩顶应力快速增加而桩间土应力增速明显变缓,临界高度可理解为土拱形成时的高度;在土拱和加筋垫层中土工格栅张拉膜效应、“网兜效应”的共同协调下,桩土应力分布不断调整;当路基填筑完成后,三个试验断面的桩土应力比分别为3.1、4.2和3.9。

市政道路软土路基处理措施研究

道路软土路基处理的科学性对确保道路稳定性、延长道路使用寿命至关重要。文章介绍了PTC桩、砂桩和CFG桩复合路基加固措施,对采用不同加固措施的试桩进行了加载试验,监测了完工后14周路基的沉降量及不同深度土体孔隙水压力的变化情况。结果表明,所有试桩均满足设计要求,砂桩的平均位移最大;采用砂桩复合加固措施的路基沉降量最大,该加固措施对路基沉降的改善效果较差,相对而言,采用PTC桩加固后的单桩平均位移和路基的沉降量最小。

全风化千枚岩复合改良土试验研究及路基沉降数值分析

为了充分利用江西北部地区广泛分布的千枚岩土和红黏土,设计红黏土掺和比(λ)分别为0,20%,40%,60%和100%,水泥掺量(ζ)分别为0,3%和5%的组合改良方案,开展水泥、红黏土复合改良千枚岩土的固结试验与直剪试验研究,并基于试验数据建立数值模型,分析压实路基的工后沉降。固结试验表明:复合改良土的压缩模量(Es)随λ的增大近似线性增大,ζ从0增长至3%时Es增长迅速,而ζ从3%增长至5%时Es增长幅度较小;当λ=40%时,水泥掺量范围为0~3%和3%~5%时,Es相对水泥掺量为0时分别增长了116.6%和4.6%,因此水泥建议掺量为3%。直剪试验表明:黏聚力(c)随着λ的增大而大幅增大,内摩擦角(φ)随着λ的增大呈现出先增大后减小的规律;水泥掺量增加对抗剪强度指标均有提高作用,但提高幅度远远小于红黏土的作用。水泥与红黏土改良千枚岩土对比表明:水泥对千枚岩土的Es增长效果优于红黏土,红黏土对千枚岩土抗剪强度指标的提高效果优于水泥。有限元分析表明:路基沉降量随λ的增大而减小,变化规律可以用二次函数表示;路基沉降在水泥掺量0~3%范围内降低显著,在水泥掺量3%~5%范围内降低幅度较小;当λ=60%时,水泥掺量范围为0~3%和3%~5%时,路基沉降量相对水泥掺量为0时分别降低了108.2%和4.8%。根据高速铁路设计规范的沉降控制要求,建议改良方案为红黏土掺和比40%~60%,水泥掺量为3%的组合,此时对应的工后沉降量分别为15.0 mm和13.4 mm。

软土地区有轨电车线路复合桩板结构路基受力特性分析

目的:有轨电车线路如选用桩板结构作为其路基形式,将极大地增加工程造价。与之相比,复合桩板结构路基造价较低,且能充分发挥桩-板-土的协同受力作用,需对有轨电车线路复合桩板结构路基的受力特性进行深入研究。方法:依托上海松江有轨电车示范线工程,对深厚软土地区复合桩板结构路基的受力变形特性进行了阐述。采用数值模拟方法,详细分析了该工程在运营期和建设期的复合桩板结构路基跨中板下土体、桩体和桩土的受力变形特性,并进一步分析了不同桩长条件下复合桩板结构路基的力学性能。结果及结论:跨中板下土体的附加应力随埋深增加呈现先减小后增大再减小的变化规律,且在桩底下方1~2 m处达到峰值;桩体的承载力主要由桩侧摩阻力提供,桩侧土体与跨中板下土体间的差异沉降值与桩侧摩阻力呈正相关关系;随着荷载的增大,桩侧摩阻力自下而上逐渐达到极限值;随着桩体长度的增加,板下土体沉降量逐渐减小,且在桩体极限承载力范围内,适当减小桩体长度并不会显著减小桩体所能承担的上部荷载大小。

基床防排水层土工合成材料工作特性试验研究

通过铁路路基室内试验和现场填筑试验,对比研究了复合土工膜、橡胶合成纤维土工布两种材料的基本力学性能和在不同防排水层构造中的施工损伤,总结了基床防排水层的施工工艺,并探讨了基床防排水层构造优化。结果表明:橡胶合成纤维土工布具有较低的伸长率、较高的强度,其抗拉断裂强度和顶破强力约为复合土工膜的5倍和3倍,其施工损伤系数明显小于复合土工膜,具有较强的抗施工损伤性能。薄层砂垫层宜采用人工摊铺或人工粗平与机械平整相结合的施工方法。砂垫层厚度在0~10 cm时,施工对两种材料的力学性能影响较小,但不铺设砂垫层对材料的水力学性能影响较大。仅考虑施工损伤因素时,可在提高土工合成材料强度、优化填料级配及其施工工艺的条件下,针对性优化基床防排水层的砂垫层厚度。

湖区盐渍化软弱土地基强夯置换技术研究

对新疆某高速公路穿越湖区段路基结构设计及盐渍化软弱土地基处治方案进行介绍,湖区路基设计确定路基分上、下两部分填筑:下部路基在水中直接填筑,上部路基采用常规工艺填筑。重点阐述湖区路基稳定验算、工后沉降验算方法及筑路材料选择、施工工艺确定、试验段设计。强调特殊路基设计应充分体现因地制宜,在确保安全的前提下重视施工便利性和工程经济性的原则。

支盘水泥搅拌桩复合路基的工程应用研究

支盘水泥搅拌桩复合路基与等截面水泥搅拌桩复合路基相比,在提高承载力和减少工后沉降方面具有明显的优越性。为了便于这种新型的复合路基形式在高等级公路软基处理中的应用,以沉降等效为控制指标,给出了两种桩型在复合路基中等效桩长和桩间距之间的对应关系表达式。借助工程实例的有限元数值分析和实测值沉降的对比,论证了支盘水泥搅拌桩复合路基的优越性和对应关系表达式的可靠性。结果表明:对于均质软土层可选择设置2个支盘,中心分别布置在0.55倍和0.85倍桩长的深度位置,对于含夹层的软土层可优先选择性质较好的土层设置支盘。以沉降量为控制指标,支盘水泥搅拌桩与等截面水泥搅拌桩的桩长存在线性对应关系,桩间距存在指数函数对应关系。

季节性冻土区铁路路基保温材料应用现状及展望

路基冻胀是冻土区铁路建设与运营的主要基础病害之一,保温是路基冻害防控的一种常用措施。在总结路基保温材料使用性能要求的基础上,综述目前无机类与有机类保温材料、超高性能绝热材料、相变材料、泡沫轻质土及泡沫混凝土等5大类19种保温材料的常规性能及改性或实用化工艺的发展现状。总结了目前我国铁路路基既有的保温方案及适用场景,提出了新建铁路与运营铁路保温方面存在的问题以及发展方向。最后,结合近年新型保温材料的技术优势及发展趋势,提出复合强化层等6种新型铁路路基保温方案,以期为铁路路基保温技术的创新和发展提供参考。

高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基减振特性研究

基于2.5D有限元法基本原理,推导横观各向同性地基2.5D有限元控制方程,利用等代桩墙对水泥粉煤灰碎石(cement fly-ash gravel, CFG)桩桩土复合路基进行简化,建立高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基2.5D有限元分析模型。考虑不同车速,分析横观各向同性地基土体刚度比n对高铁荷载下地面振动的影响,研究CFG桩桩土复合路基的减振机理,探讨桩径、桩间距、面积置换率m对其减振特性的影响。结果表明:高铁荷载下地面振动随横观各向同性地基土体刚度比n的提高而减小;CFG桩能更多地将高铁运行引起的动荷载沿深度方向传导至复合路基深处,从而显著减小地面振动,且减振效果随与轨道中心距离逐渐增强;CFG桩桩土复合路基的减振效果随桩径增大或桩间距减小而增强,当桩径大于等于0.5 m或桩间距小于等于4倍桩径时,进一步增大桩径或缩短桩间距难以显著提高减振效果;振动衰减系数FVR随CFG桩桩土复合路基面积置换率m的增大而减小,当面积置换率m≥0.06时,继续增大面积置换率m对减振效果的影响较小。

基于软土加固区跟随下卧层变形的高速铁路刚性桩复合地基计算方法

根据刚性桩复合地基主要受力区与潜在工后变形土体在深度上的相对位置关系,提出刚性桩跨越中浅部潜在工后变形土体,使加固区跟随深部土体变形,是刚性桩复合地基控制工后变形的两个关键。刚性桩跨越中浅部潜在变形土体后,工后沉降变形将主要来源于下卧层。此时,加固区跟随下卧层变形成为深部变形向上传递的主要特征。建立桩间土单元模型,分析桩顶结构及桩间距、桩径等参数对刚性桩跨越中浅部工后变形土体的调节机制,指出桩底选择良好的承载地层,并且穿过潜在工后变形土体足够的长度是跨越中浅部潜在变形土体的重要保证;建立深部变形向上传递时,加固区桩、土相互作用及其变形效应的简化分析模型,阐述加固区跟随下卧层变形的力学机制与计算方法。