冲击碾压法快速处置粉土路基的应用研究

针对黄河冲积平原区粉土路基填料受含水率影响较大、难以晾晒、普通碾压技术难以压实、生产效率低的特点,选择冲击碾压法对路基分层填筑施工。通过调整路基分层填筑厚度和压实遍数进行现场冲击碾压试验,检测路基表面沉降量、峰谷高差、压实度及路基承载力,并对比分析了3种不同虚铺厚度粉土路基的冲击压实效果。结果表明:表层土体压实度达到或超过93%后,压实度增长曲线出现拐点,继续碾压对提高土体压实效果影响越来越小,较难使层底土体压实度达到96%;路基填料允许的含水率ω范围为ω_(opt)-4%≤ω≤ω_(opt)+4%(ω_(opt)为最佳含水率);推荐的最佳虚铺厚度为0.8m,最适宜冲击碾压遍数为20,最佳碾压速度为10~12km·h^(-1);建议把沉降量和峰谷高差作为检测压实效果的辅助指标。

粉质粘土路基冲击压实动力响应数值模拟研究

依托实际工程,应用有限差分软件FLAC 3D分层建立高速公路粉质粘土路段路基模型;通过在路基模型顶面施加1次动力荷载和施加不同次数动力荷载,对路基模型的动力响应进行数值模拟分析,研究了冲击作用下动应力、竖向位移沿深度和径向距离的变化规律。结果表明:冲击轮冲击路基表面破坏土体结构,从而使路基土体密实,冲击碾压加固路基效果显著;土体中加固区近似为椭球体,其剖面为椭圆形;土体中动应力、竖向位移沿径向的衰减速度大于竖向的衰减速度,径向的影响宽度小于竖向影响深度;当冲击压路机保持正常的工作速度12km·h-1,路基填筑高度为1m时,冲击碾压次数宜在20次左右。

管桩水平承载特性室内模型试验研究

目前规范中管桩的水平承载设计仍参考普通灌注桩,设计偏于保守。为了揭示管桩在水平荷载下的承载机理及群桩效率综合系数的安全储备值,进行了室内缩尺模型试验。结果表明:管桩单桩和群桩承载力试验值均大于规范计算结果,得到的群桩效率系数是规范法计算值的1.2~1.5倍。研究成果可为今后水平承载管桩的设计工作提供参考依据。

基于室内模型试验的锚拉式挡土墙力学特性研究

为了研究锚拉式挡土墙在非极限状态下土压力分布及墙体位移变化规律,从力学角度分析了锚拉式挡土墙的作用机理,并基于加筋原理揭示了设置锚杆具有提高墙背土体强度的作用。设计制作了室内模型试验装置,开展了一系列不同预应力水平、不同竖向荷载及二者耦合作用的室内试验。通过分析试验数据,得到了不同影响因素下的土压力合力变化规律及合力作用点位置。结果表明:锚拉式挡土墙由于锚杆的侧向约束作用,墙背土压力峰值出现在锚杆位置处;分级施加竖向荷载,墙身呈现底部位移略大的平动模式(T模式)外倾;分级施加锚杆预应力,墙身呈现底部位移略大的向外平动位移模式(T模式);二者耦合作用下,墙体呈平动叠加绕墙底转动模式(T+RB模式)内倾,但位移量较小;墙背土压力在预应力、竖向荷载及二者耦合作用下均介于静止土压力与被动土压力之间;所得结论对工程实践具有指导意义。

堆载作用下被动桩的水平受力及位移分析

针对既有桩体在较大侧向堆载作用下会发生偏斜或挠曲变形甚至开裂折断,从而导致结构存在较大安全风险的问题,基于Flamant解建立条形荷载作用下的水平附加应力计算公式。考虑到桩-土界面的剪切效应,采用双参数地基模型进行桩后土体的桩-土受力分析。建立了被动桩的挠曲微分方程,采用MATLAB求解得到桩的内力及变形情况。采用文献中的不平衡堆载试验监测数据验证了计算公式的合理性。研究结果表明:堆载对桩基的侧向土压力影响主要分布在桩体的上半部分,受到的侧向土压力占桩体总侧向土压力的86%以上;随着堆载高度的增加,桩的侧向土压力、侧向位移和弯矩均呈现出增大的趋势;所得结论可为类似工程的安全性评价提供理论依据。

透水性混凝土桩施工中超孔隙水压力变化特性试验

为研究透水性混凝土桩施工中产生的超孔隙水压力的变化规律,通过在现场埋设孔隙水压力计的方法,监测并分析了振动沉管法单桩施工过程中及施工后桩周土体的超孔隙水压力随时间、径向距离及深度的变化,并根据监测结果分析了透水性混凝土桩单桩施工对桩周地基的影响。结果表明:对于高地下水位的粉性土地基,桩周土体的超孔隙水压力在沉管结束时达到最大值,之后消散速率较快,完全消散时间较短,且距桩越近,超孔隙水压力的上升与消散速率越快;超孔隙水压力在径向上与深度上大致呈现递减趋势,距桩越近,超孔隙水压力越大;地基土体的液化范围与加固范围的空间分布呈上大下小的漏斗形。提出的适用于透水性混凝土桩的施工工艺可为类似工程的设计与施工提供参考。

黄泛区软弱夹层结构地基强夯现场试验

为探究黄泛区软弱夹层地层条件下强夯加固效果,采用4种不同的夯击能在鲁西黄泛平原区进行现场试验,研究了强夯过程中软弱夹层的夯沉量、超孔隙水压力以及强夯前后地基承载力、土质力学性质变化规律。结果表明:超孔隙水压力消散速率非常快,24h后超孔隙水压力消散90%;强夯加固效果显著,地基承载力最大可提高80%;选择单夯1 800kN·m夯击能加固经济合理,夯后土体物理性质明显提高;对于黄泛区含有软弱夹层地层结构,可用超孔隙水压力为自重应力10%估算强夯有效加固深度,有效加固深度约为7m;对比不同夯击能下Menard加固深度公式,在一般夯击能条件下,实际加固深度与Menard加固深度较为接近,在较大夯击能下,Menard公式并不适用;所得结论对该区域地基加固有一定的指导作用。

砂土潮湿状态下悬臂式挡土墙RBT模型试验

鉴于悬臂式挡土墙在实际运营过程中受外界因素影响多呈现为挡土墙平移和绕墙底转动的组合位移(RBT)变形模式,且墙背填料经常处于潮湿状态,经典土压力理论不能合理反映其实际受力状态。为了揭示土体潮湿状态及RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,设计制作了基于RBT模式的悬臂式挡土墙模型试验装置,并开展了不同RBT转动位移量下的模型试验,得到了RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,并与现有理论对比,验证了试验结果的可靠性。依据测试结果,进行了理论公式验证。结果表明:对悬臂式挡土墙施加向外转动位移时,由于潮湿砂土存在较为明显的假性黏聚力,墙背土压力随墙体转动位移的增大而呈现较为明显的先减小后增大的趋势;随着转角增大,水平土压力减小,且下部土体减小趋势较缓,墙体中部位置水平土压力计算值大于实测值。

饱和粉土地基低强度混凝土桩振动沉管及静载试验

为研究饱和粉土地基低强度混凝土桩振动沉管施工产生的超孔隙水压力分布、消散规律及单桩和复合地基的承载特性，对滨州市饱和粉土地基进行了低强度混凝土桩的振动沉管和静载试验。结果表明：沉管振动下沉时，最大超孔隙水压力一般出现在桩端以上2～3m；沉管振动下沉对桩周土体的扰动较小，最大超孔隙水压力与上覆土有效应力的比值仅为0．327；单桩振动拔管后15min，临近超孔隙水压力的消散率可达到65％～75％；与设计规范的估算值相比，振动沉管成桩后单桩竖向极限承载力偏小，仅为估算值的55％～60％；低强度混凝土桩的加固作用明显，复合地基承栽力与天然地基相比提高了约1倍。