土石混合体路基填料分形特性与压实破碎特征试验研究

山区高速公路土石混合体路基填料组成与来源复杂,研究其物理力学性质对路基沉降预测及边坡安全性评定具有重要意义。针对土石混合体路基填料,运用分形几何理论,进行5种不同含石量填料颗粒级配设计,分析颗粒级配评价指标与分维数的相关关系,并对击实后的填料进行破碎率与分维数变化规律研究。结果表明:评价土石混合体填料级配良好与否的两个指标可简化为分维数一个指标,填料级配良好的分维数区间为(2.22,2.631];在含石量相同的情况下,颗粒破碎率随着含水率的增大而增大,对应的分维数也随之增加;当含水率相同时,含石量高的土石混合体填料对应的破碎率更大,含石量大于50%时,填料破碎率与分维数的增加更为显著;破碎率对含水率与含石量变化较为敏感,但含石量的影响程度更大。

涵洞-填土-地基共同作用的涵洞减载效应研究

为缓解高填方盖板涵顶部竖向土压力集中的状况,进行了室内填土-涵洞-地基模型试验,通过监测涵洞顶部与底部竖向土压力,验证了FLAC数值模型的精度与可靠性,然后在该数值模型的基础上,对涵底地基压缩减载、涵底地基与涵顶联合压缩减载时各工况进行了数值模拟.结果表明:在涵底地基上设置固定尺寸的地基压缩区,可在不显著增加涵洞竖向沉降的情况下,有效减小涵顶竖向土压力;当仅在涵底地基上设置压缩减载区,压缩区深度为0.5 D(D为涵洞高度),宽度为2B(B为涵洞基础宽度)时,对缓解涵洞顶部土压力集中效果最好;当为涵顶与涵底联合压缩减载时,在保证最优的涵底地基压缩减载情况下,涵顶压缩区厚度为0.6 m时对应的涵顶竖向土压力减小最显著;当涵顶上方填土高度为28 m,且在最优的联合减载情况下,涵顶竖向土压力与涵底竖向压力的最大减载率分别为61.13%和45.42%.

基于大三轴试验的土石混合体强度特性与影响因素

为更为详细地探讨山区土石混合体的力学特性,综合考虑含石量、含水量与岩石完整性等因素的影响,采用正交试验方法对土石混合体填料的大型三轴剪切试验进行设计,并运用邓肯-张模型对得到的三轴试验参数进行反演研究。结果表明:土石混合体中影响内摩擦角的因素从大到小分别为含石量、含水量、岩石完整性;试件在各围压下剪切时,开始阶段偏应力与轴向应变近似成比例关系;当轴向应变超过2%时,偏应力增长速率减小,呈现出明显的应力-应变非线性;当混合体达到最大偏应力之后,仍可以保持在增加轴向应变的同时,偏应力不减小,表明土石混合体材料的软化特性不明显;含石量对试样体应变的影响较含水量与岩石完整性更显著,在含石量较低时体现为剪缩性,含石量较高时更多体现为剪胀性;邓肯-张模型的拟合结果与大三轴试验数据的相似度较好,表明邓肯-张模型能模拟土石混合体在不同围压下的应力-应变关系。

高填方土石混合体填料盖板涵垂直土压力计算新方法

涵洞在山区高填方高速公路中应用较为广泛,但由于涵洞上方填料组成复杂与填料-涵洞相对刚度差异大会引起涵顶垂直土压力集中,造成涵洞结构出现了一系列病害。为探明涵顶土压力系数的影响因素,在室内模型试验和FLAC数值模拟的基础上,研究了涵洞顶部填料高度、填料含石量、填料泊松比及盖板厚度等变量对上埋式盖板涵顶部垂直土压力,侧墙水平土压力及土压力系数的影响。结果表明:上述变量均会影响土压力系数值,涵顶垂直土压力分布形式为抛物线;土压力系数在涵顶中心小于1,在涵顶边缘大于1,涵顶与侧墙的土压力均呈非线性分布。对上述变量影响下的数值结果进行汇总,从而建立涵顶垂直土压力、剪力、弯矩的图表和方程,可用于评估同类型盖板涵的静止土压力数值,进行盖板涵顶部静弯矩设计。采用C#语言编写了《涵洞顶部垂直土压力值计算》程序,能快速准确地定位涵洞顶部垂直土压力,可为类似的高填方土石混合体填料-涵洞受力分析提供参考。

结构参数与填料特性对盖板涵洞土涵作用影响

为精确地计算涵洞顶部竖向土压力集中系数,进行了土石混合体填料—涵洞室内模型试验。利用试验结果标定了FLAC数值模型,运用该数值模型研究了结构参数与填料性质对涵洞力学特性的影响。结果表明:在侧墙顶部以下0.35D(D为侧墙高度)处出现最大水平负弯矩,在0.67D处出现水平弯矩反弯点;含石量对侧墙上水平土压力影响显著,含石量为50%和70%时,侧墙上产生的侧向水平土压力更大;随着涵洞顶板厚度的增加,涵顶边缘竖向土压力随之增加,涵顶中心竖向土压力随之减小;随着泊松比的增加,侧墙上正负弯矩的反弯点位置逐渐下移,反弯点的位置变化区间为[0.49D,0.71D];数值模拟结果得到的涵顶边缘竖向土压力集中系数大于相关规范与研究成果的上限值,涵洞结构边缘所受竖向土压力大于理论计算得到的竖向土压力。

基于埋深效应与宽度效应的高填方涵洞地基承载力计算

为探明上埋式涵洞侧填土荷载对地基承载力的影响,基于普朗特尔-赖斯纳与太沙基极限承载力理论,研究了涵洞基础深度效应与宽度效应下涵洞基底粉质黏土、黏性土与砂土地基承载力变化规律与曲线特征。此外,基于涵洞地基的实际受力情况与涵洞地基承载力计算图示,修正了太沙基地基承载力计算方法,并将用修正方法计算得到的涵底地基承载力结果与数值模拟计算结果、太沙基方法计算结果进行了对比分析。结果表明:(1)涵洞基础深度效应与宽度效应对高填方涵洞地基承载力的提高作用明显,随着基础埋深系数的增加,粉质黏土、黏性土与砂土的地基承载力值随之增加,粉质黏土与黏性土地基增加的幅度较小,砂土地基增加的幅度较为显著;(2)当基础宽度系数k≥5时,黏土与砂土地基承载力增长幅度减小,而粉质黏土地基承载力增长幅度较大;(3)填土高度为6 m时,改进方法计算得到的地基承载力值比有限元法大8.78%,比太沙基计算公式法大18.72%,改进方法比太沙基方法更接近涵洞地基极限承载力值。

基于灰色关联理论的高填方路基碾压施工方案分析

为研究实际监测试验路段不同方案产生的压实度．基于实测路基填筑数据，运用灰色关联理论对不同要求压实度下的压实方案进行分析，取压实度在95％-98％的数据进行分析，找出压实度在此区间的最佳填筑碾压方案，以此指导路基填筑碾压，发现并不是碾压遍数越多越好，当土的干密度接近稳定时的碾压遍数即是所需的最佳碾压遍数。

中寨隧道岩土工程勘察与评价

为初步查明中寨隧道所处场地的工程地质条件,对场地稳定性作出评价。采用了工程地质调绘、钻探、物探、瓦斯测试、取样试验等综合勘察方法,对中寨隧道存在的工程地质问题进行分析和评价,指出隧址区的不良地质为采空区、瓦斯、岩溶等,分析了不良地质对隧道建设的影响,初步对隧道围岩级别进行划分,提出相关工程措施建议,为隧道的初步设计提供了工程地质资料。

考虑约束扭转的曲线箱梁桥活载七自由度分析

曲线箱梁是典型的空间薄壁结构,其活载偏载下的约束扭转效应十分明显。采用七自由度(引入翘曲自由度)空间梁单元建立结构受力模型,活载采用影响面加载,得到活载应力放大系数,说明由于活载应力设计不当,是导致梁体局部拉应力过大引起开裂或裂缝宽度超过容许值的重要原因。

常规柱式墩盖梁的配筋验算

基于工程实例,利用 EXCEL 和 MIDAS,介绍常规双柱式桥墩盖梁的验算方法及手动计算过程,为类似桥梁的设计计算提供参考。

大规模多传感器滑坡自动监测系统

滑坡的稳定性受多因素影响,且难以确定各因素的作用程度及时间,多传感器监测滑坡不同稳定性因素是降低滑坡风险的有效手段,通过对大规模多传感器自动监测系统需求分析,针对系统具有多任务、实时、涉及技术环节复杂的特点,构建了4层软件框架,探讨了实体关系概念模型和多传感器通信流程控制,系统通过1年多的生产应用表明:系统能满足各类用户的功能需求。