清远地区高填方路基的固结沉降变形规律研究

依托广东省清远市某高速公路高填方项目,采用数值模拟与现场监测手段,对高填方路基的固结沉降变形规律和超静孔隙水压力的变化过程进行了研究,提出了通过减小填筑速度来减小工后沉降量的方法,对类似地质条件下高填方工程的设计与施工提供参考与借鉴。

承压水减压引起的沉降分析

由下卧承压水层减压引起的固结沉降计算与一般的由堆载或潜水位下降引起的固结沉降计算不同,本文着重研究了在深厚弱透水层下卧强透水承压层的复杂地质条件下,下卧承压水层减压引起的土中应力变化及周围地表沉降的计算方法;在假定一维竖向固结的条件下推导了减压引起的沉降固结度计算公式,该公式与常规的双向排水固结公式相同,表明排水减压固结与常规的双向排水固结有着相同的效果。最后,将此分析方法应用于潮州供水枢纽工程西溪水闸沉降分析中,实践的结果表明,该方法简单可行,能较好地满足工程要求。

基于沉降资料反演固结系数的方法研究

Asaoka法在岩土工程中经常用于工后沉降的预测,同时Asaoka方法中的Si-Si+1直线的斜率β1和固结系数Cv的关系还被广泛用于反演地基的固结系数。但相关资料表明用该方法反演得到固结系数与地基的固结系数存在一定的误差。为此分析了产生误差的原因,并在此基础上,根据Terzaghi一维固结理论推导了的Si-Si+1直线的斜率k1和固结系数Cv之间的表达式。分析表明采用推导得到的k1-Cv表达式反演的固结系数与地基的固结系数能够较好地吻合。

沪宁高速公路地基沉降有限元计算分析

采用比奥固结理论，考虑侧向变形、二维或三维渗流对沉降的影响，对沪宁高速公路路基作非线性有限元计算。将路堤和地基作为整体划分网格，取网格结点上的孔隙压力和竖向、水平向的位移为基本未知量，在路堤作用下，根据土体的劲度和渗透性建立方程组，从而解得孔压和位移。由有限元法与常规设计计算结果比较可知：用ｅ～ｌｇｐ′法考虑前期固结压力是必要的，但应用１０～１２的修正系数对总沉降作修正；有限元法算得的工后沉降小于分层总和法；路堤填筑速度对沉降过程有影响；增加预压时间可减少工后沉降。

某矿石码头堆场矿石分级压载的地基沉降预测

采用规范沉降计算法及太沙基一维固结理论,对某矿石码头堆场地基的沉降进行计算分析。基于沉降实测资料,采用反分析方法,确定了各土层的压缩模量和固结系数,并将反演得到的参数代入太沙基一维固结方程,对后续沉降进行预测,从而确定分级压载的下一级压载时间与压载量。与传统的沉降预测方法相比,由反演分析得到土层参数,对后续沉降进行预测的方法,其结果更加真实可靠,也更能反映实际土体的固结沉降机理。该方法可供今后其他类似工程的设计和施工参考。

某深水港土层固结系数反演及工后长期沉降预测

以某深水港区地基工后短期沉降监测结果为基础,结合分层总和法及太沙基一维固结理论对土层固结系数进行了反演分析,并将反演得到的固结系数计算出的工后短期沉降与工后实测短期沉降进行了对比分析,分析结果表明反演得到的固结系数是可靠的。进一步将该固结系数代入太沙基一维固结方程,对工后可能发生的长期沉降进行了预测。与传统的长期沉降预测方法相比,由反演分析得到的固结系数进而对长期沉降进行预测的方法,更能反映实际土体的固结沉降机制,其结果也更加真实可靠。

成层软黏土地基的固结沉降计算分析

针对实际工程中软黏土地基的成层特性及竖井有时并未打穿软土层情况,采用太沙基一维固结理论和巴伦固结理论的基本假定,利用固结度联系孔压与变形,提出一种简化成层软黏土地基的固结沉降计算方法,对竖向排水地基的固结度及沉降等进行预测。对计算的几个关键问题进行探讨:如固结系数的反演选择、竖井未打穿土层时,竖井底部成层地基固结度计算、压缩土层厚度选取等问题。在上述理论的基础上,用FORTRAN语言编写排水竖井固结程序CONSOL,在工程实践中得到应用,取得良好的效果。

地基沉降的概率分析方法和可靠度计算

本文较全面地介绍了地基沉降的概率分析方法和可靠度计算方法 ,其中 ,较系统地介绍了随机有限元法在地基沉降概率分析和可靠度计算中的应用情况 ,并对随机有限元沉降分析中的随机场问题进行了评述 ,最后指出了地基沉降概率分析和可靠度计算的发展前景和发展方向。

基于蠕变试验的黄土高填方工后沉降规律数值研究

为了研究黄土高填方工后沉降规律,开展一系列压实黄土一维固结蠕变试验,分析含水率及压实度对黄土蠕变特性的影响,验证了Burger蠕变模型在描述压实黄土应变与时间关系上的适用性,在该模型基础上,运用FLAC3D计算了黄土高填方工后沉降规律。结果表明:轴向加载瞬时,试样变形速率较大,随着时间的推移,变形速率减小并趋于稳定,压实黄土蠕变随含水率的提高而增加,随压实度的提高而减小。工后沉降对填料压实标准更敏感,在一定压实度和含水率范围内,工后沉降与含水率和压实度呈线性关系。可以通过高填方工后沉降速率和时间关系曲线上的拐点位置判断工后沉降稳定时间,填料压实度越低、含水率越大,拐点越靠后,沉降稳定的时间越长。

孔压静力触探试验的应用

本文简要地介绍了孔压静力触探试验在国内的应用现状。文中包括５项内容：①探头的性能及操作；②土分类图的检验及由此所得土层柱状图的可靠性；③固结系数的确定及其与室内试验、现场原位观测推求值的比较；④利用孔压静力触探试验指标进行沉降量的计算；⑤判定土结构性的可能性。

盾构施工引起的固结沉降分析

盾构在低渗透性土层中开挖,常常伴随着地表下沉,究其原因为超孔隙水压力消散引起固结沉降的结果。为对盾构施工引起土体的固结沉降进行研究,首先,根据隧道施工前后土体应力的变化值,应用Henkel超孔隙水压力理论,推导了隧道开挖引起的初始超孔隙水压力的计算公式,并采用数值分析方法,考虑了由于土体的固结引起的沉降变形。研究成果应用到上海地铁2号线,根据具体的地质条件进行理论计算分析。结果表明,隧道开挖引起的初始超孔隙水压力最大值位于隧道起拱线处,地表固结沉降预测值与实测值吻合较好。

钢围堰结构下软土地基固结沉降分析

外海人工岛由插入不透水层的钢围堰组成岛壁,内部填砂成岛,软土地基采用堆载排水预压进行处理。为了解该特殊结构软土地基的沉降特性,采用有限差分数值计算方法进行分析,并通过与实测数据相比较后的反分析,调整计算参数,使数值计算结果更可靠。分析表明,钢围堰约束软土地基的侧向变形,阻碍了软土地基滑动面的形成,施工期地基的沉降速率远大于相关规范的规定,所以类似这样的特殊结构沉降控制标准应突破规范规定;同时,计算可知该软土地基工后沉降为9 cm,并指出由于堆载作用,工后2 a地基主固结沉降即可完成,为后期运营提供了参考。

软土路基大应变黏弹塑性正/反分析沉降预测对比

结合软土变形的大位移、大应变、渗透固结及依时性特点,采用黏弹塑(西原)模型模拟土骨架,建立了分析软土地基的大应变黏弹塑性有限元列式和迭代求解算法,并采用动态"生""死"单元模拟路堤的施工过程,建立了软土路基双重非线性渗透固结分析模型,研制了相应的大型实用化有限元分析程序LSVEP。分别采用反分析所得参数和室内试验确定参数对路基地表沉降和地基深层沉降进行预测,并将所得结果和现场实测结果进行对比分析,结果表明:所建立的大应变黏弹塑性有限元分析方法正确;计算参数的准确选择对沉降预测精度影响很大;用反分析所得参数进行沉降预测的精度远高于正分析预测,是提高沉降预测精度的有效途径,可供类似工程借鉴。

软土地基上桥台后填土工后沉降的数值分析

在分析软土地基上桥后填土受力特性的基础上提出有限元简化计算模型,并采用可模拟超填的Biot固结有限元程序就桥后填筑EPS、粉煤灰、粉细砂和砂砾情况下路堤填土工后沉降问题进行数值分析研究。计算结果表明:采用轻质回填材料(如EPS和粉煤灰)可有效减少路桥过渡处差异沉降;同时还可降低桥台前后区域因软土塑性剪切区贯通而发生滑动失稳破坏的可能。此外,填料的强度对于路堤自身的压缩变形起控制作用,因此采用轻质填料的同时不应降低填料的变形模量。

时间差分格式对路基Biot固结有限元分析的影响

应用虚功原理和线性差分法导出经过时空离散的Biot固结有限元方程,研究了路堤荷载作用下地基变形和孔压发展规律。采用有限元法,分析了基于常见的中心差分、Galerkin差分和全隐式差分等3种格式的结果及其相对偏差在空间和时间域的变化规律。结果表明:3 种格式的数值解答基本一致;中心差分和Galerkin差分计算的路基中心沉降在固结初期偏小,在后期则稍微偏大,而对侧向位移和超静孔压的规律则刚好相反;不同差分格式对超静孔压和坡脚附近的竖向变形影响较明显,尤其是中心差分格式的偏差较大等。可供地基设计和数值仿真时参考。

地基固结变形反分析研究

某水库库底地基变形较大,蓄水初期曾引起库底沥青混凝土防渗护面开裂。为研究进一步蓄水后可能产生的更大沉降及对沥青混凝土防渗护面的影响,对库底地基土层进行了反分析,研究地基土层的有关参数,利用反分析得到的参数进行了有限元正分析,研究地基的固结特性,为预测进一步蓄水后地基的沉降提供了重要依据。

横观各向同性土体有限层分析

首先概括介绍了三维横观各向同性比奥固结有限层分析方法,并采用已经发表的 4 个算例结果来考证所编制的计算程序,然后详细地讨论了横观各向同性对瞬时沉降、最终沉降和固结性状的影响,发现横观各向同性对计算结果的影响分别高达 33 %,24 % 和 40 %,最后给出了一些对工程实践有一定参考价值的计算图表。

某大型填海造地工程人工岛护岸结构固结沉降及蠕变数值分析

为了分析填海造地工程中软基沉降的影响因素,运用岩土工程专业有限元分析软件PLAXIS,借鉴日本关西机场工程经验数据,采用软土蠕变模型,进行整个场区的固结沉降及其孔压消散数值模拟,绘制出不同基准期沉降及孔压分布图,对比分析不同深度地基土层孔压消散趋势,得出相应成果。此外,针对软土蠕变模型中的主要参数开展敏感性分析,总结其对沉降结果的影响规律,相应成果可为填海造地相关工程提供参考和指导。同时提出,蠕变指标的经验取值法尚未得到广泛应用,有待于进一步研究。

不排水桩准饱和复合地基的固结特性

自然界广泛分布准饱和天然地基,研究不排水桩准饱和复合地基的固结特性具有理论意义和工程应用价值。假定桩土之间满足等应变条件,并考虑孔隙流体压缩性,建立了不排水桩准饱和复合地基的固结控制方程。根据荷载施加瞬间比流量等于零的性质确定了孔压初始条件,利用分离变量法和叠加法得到了总应力随深度不变时瞬时加载、单级线性加载和随时间任意变化加载下的孔压解析解答。推导了固结度和即时沉降的计算公式。考虑孔隙流体压缩性时复合地基既产生即时孔压也产生即时沉降。含气率越大,初始孔压和按固结沉降定义的固结度越小;含气率和桩的压缩模量越大,即时沉降越大。即使含气率只有0.2%,预应力管桩复合地基的即时沉降占总沉降的比率也高达97.3%。上述研究表明,由于地基经桩体加固后等效压缩模量大幅增加和孔隙水的体积模量随含气量大幅减小,因此在不排水桩准饱和复合地基固结分析中必须考虑孔隙水的压缩性,否则会造成较大的理论偏差。

塑料排水板地基处理固结沉降特性

为了研究塑料排水板在深厚填土地基中对固结度和沉降的影响,结合福建某堆载-塑料排水板联合地基处理工程,分析计算了仅堆载和加设塑料排水板两种情况下的固结度计算。指出了软土地基处理在填土加载的同时,必须结合竖向排水体才能符合工程需要,且计算固结度时必须考虑井阻和涂抹作用。选取了淤泥土的沉降计算经验系数及杂填土的计算参数,分别计算淤泥层和杂填土的沉降,沉降计算及固结度预测与实际观测数据相符。工程监测数据表明:分层沉降观测数据与地面沉降测点沉降曲线基本一致,孔压的消散曲线与该测点附近的地面沉降测点的沉降时间关系曲线基本一致,能正确反应地基土的孔压消散情况,且在地基处理施工过程中加载没有造成较大的侧向位移,表明项目设计合理,达到预期要求,可为类似地基处理工程提供理论借鉴。