泥质软岩弃渣及其改良填料路基沉降规律试验

为了研究泥质软岩弃渣在路基填料中的应用,以成武(成县—武都)高速公路为工程依托,开展土工离心模型试验,对泥质软岩及3种改良填料路基沉降规律进行分析,研究泥质软岩弃渣及其改良填料路基2年内的沉降量、沉降速率和固结时间;并在依托工程试验段开展路基沉降监测,对砂砾改良后的泥质软岩弃渣填筑路基沉降规律进行研究。试验结果表明:泥质软岩弃渣直接填筑路基时的沉降最大,路基顶面中心线的沉降量为53.58mm,路基边缘的沉降量为49.25mm;与泥质软岩弃渣直接填筑路基相比,砂砾改良后的泥质软岩弃渣填料路基沉降量最小,路基顶面中心线的沉降量减小了34.7%,路基边缘的沉降量减小了33%;泥质软岩弃渣直接填筑的路基沉降速率最大,为0.5mm/d,砂砾改良后的泥质软岩弃渣填料路基沉降速率最小,为0.2mm/d,比泥质软岩弃渣直接填筑路基时的沉降速率减小60%;4种方案固结时间由长到短依次为泥质软岩弃渣、土工格室加固、水泥改良、砂砾改良;试验段砂砾改良后的泥质软岩弃渣填筑路基沉降也呈现出路基顶面中心处较大,两侧沉降量较小的特征,前30d路基顶面沉降的速率最大,144d后路基顶面最大沉降量达到27.1mm;靠近边坡端的沉降量比靠近挡土墙端的大;沉降监测结果与试验结果基本吻合,研究结果可为类似工程提供借鉴。     

离心力场下饱和软粘土自重固结理论的适用性条件研究

为提高土工离心模型试验结果的可靠性,在对离心模型试验装置改造的基础上,以不同离心加速度场中的饱和软粘土为研究对象,对其在不同排水条件、不同厚度下的试验结果进行分析,并与解析法和数值法的计算结果进行对比,以分析离心力场对试验结果的影响程度.研究表明,离心机模拟软粘土的固结沉降主要分为土层快速固结和土层缓慢固结,其中快速固结对总沉降量的影响主要受离心加速度大小的影响;离心加速度越大,试验结果偏离理论计算结果越大;加速度在48—71g范围内,软粘土模型厚度过大,试验结果偏离理论计算值亦有一定程度增加;离心模型试验可以对饱和软粘土的双面排水固结进行定性分析.     

基于强度折减法的加筋挡土墙动力稳定性分析

地震作用下的稳定性是加筋挡土墙的主要设计内容之一.基于拉格朗日有限差分原理与强度折减法,采用FLAC 3D数值模拟软件,对一座高5 m的土工格栅加筋挡土墙进行数值模拟. 分析其动力及强度折减作用下墙面板最终位移、关键点时程位移、土体沉降、各层土工格栅拉力最大值以及单层土工格栅拉力值分布. 结果表明:关键点的位移与折减系数有较好的对应关系,加筋挡土墙处于临界稳定状态下的强度折减系数可作为动力稳定系数,在突破稳定系数后,各项参数值均有明显变化.     

拓宽路基荷载下管桩复合地基沉降变形模式

为揭示拓宽路基荷载下管桩复合地基沉降变形特征及采用管桩处治技术缓解地基差异变形效果,开发土工构造物变形测试系统,升级传感器电测手段,建立与实际应力相符的离心试验模型,并借助有限元数值分析方法,系统研究了新老路基表层和管桩复合地基变形性状。研究结果表明：管桩处理能够快速控制软土地基的沉降,进而有效缓解拓宽新老路基的差异沉降;新老路基的沉降量对路堤高度的变化比较敏感,路堤填方高度变化会带来较大的地基沉降量的变化;路堤填方高度越小,管桩对于减少新老路堤变形的作用就越明显;在拓宽路基荷载的作用下,管桩复合地基最大沉降值位于拓宽荷载的形心垂线处。     

差异沉降下加筋土挡土墙筋带变形特性试验研究

将正交试验方法应用于加筋土挡土墙的缩尺模型试验,采用4组试验模拟墙后填土与墙面板之间存在差异沉降的挡墙工作状态,量测了各级差异沉降下的筋带变形.通过对筋带延伸率、筋带密度、筋带与面板连接方式3个因素的二水平试验结果的分析,提出差异沉降下筋带变形可以用指数曲线描述,并对试验现象加以分析.图5,表4,参9.     

石灰土换填路堤的离心模型试验与数值模拟

中国汽车试车场的建设目前还没有现成的标准和规范,其施工难度大,施工工艺复杂,对路堤沉降的标准比高速公路的要求高,通过对长安综合试车场（垫江）高填方路堤试验路段的4个典型断面进行离心模型试验和数值模拟分析,研究高填方路堤的沉降变形规律,并分析了粘土路基经过石灰土换填后典型断面路堤的沉降变形情况。研究结果表明：高填方路堤用石灰土换填后,路堤的沉降变形明显减小,稳定性和强度得到有效提高;离心模型试验进一步验证了数值模拟的结果,二者具有良好的一致性;离心模型试验和数值模拟相结合的分析方法能够较全面地反映原型的沉降变形规律和稳定性变化。     

大厚度黄土地层拓宽路基浸水破坏机制

为研究大厚度湿陷性黄土地层浸水湿陷条件下拓宽路基变形破坏特性,基于长安大学土工离心机,安装了降雨浸水系统和位移量测系统,开展与实际应力相一致的离心模型试验,并根据试验结果探讨了湿陷性黄土地层拓宽路基的浸水破坏模式.试验结果表明:拓宽路基荷载影响下,新路基以及部分老路堤会产生新的沉降,最大沉降值出现在拓宽路基形心处,进而产生新旧路基间的不协调变形;持续降雨将会在拓宽路基坡脚处产生雨水入渗,入渗将诱发大厚度湿陷性黄土层内部产生非均匀湿陷,这会导致新旧路基体产生不同程度的湿陷突变,在湿陷突变所产生的差异沉降的作用下,路基边坡首先出现裂缝,进而在新旧路基拼接带处也出现裂缝,最终面临因地基整体增湿失稳所带来的更为严重的路基路面塌陷、滑移等问题.     

高速铁路软土地区桩网复合地基沉降规律研究

为分析软土地区的高速铁路路基沉降规律,以某客运专线软土地基处理的工程实例为研究对象,对该段路基填筑过程和工后长期地基沉降观测结果进行分析,认为采用“水泥粉煤灰碎石桩+土工格栅+水泥级配碎石桩”复合地基加固形式的地基处理十分有效,满足客运专线地基沉降要求小于15 mm的要求.根据该工程实例情况,利用有限元分析软件ADINA建立相应的路基计算模型,模拟了桩径和桩间距不同时,路基填筑过程中地基表面的沉降变形规律,基于数值模拟结果建立了路基填筑过程中地基沉降的预测公式.数值模拟结果与现场沉降观测结果具有相同的规律,随着路基填筑高度的增加,地基沉降变大,且呈凹形沉降.研究结果表明,桩径和桩间距与地基沉降关系较大,桩径与地基沉降量成负相关关系,桩间距与地基沉降量正相关.     

差异沉降对土工格栅加筋路堤工作性能影响的试验研究

通过室内模型试验,研究了新旧路基差异沉降作用下土工格栅加筋拓宽路堤填土的工作性状;试验共设计了在加筋拓宽路堤填土中不铺设土工格栅、铺设2层土工格栅,新填路基发生0、20、30、50 mm差异沉降等6种工况,测试和分析了荷载作用下各工况路堤的不均匀沉降分布和土工格栅的变形特性.结果表明:在加筋拓宽路堤填土顶层和底层加铺土...     

挡土墙绕墙底转动下非极限主动土压力的研究

将填土内摩擦角和墙面外摩擦角与墙体绕墙底向外转动角度之间的关系植于改进了的传统水平层分析法中，用于求解挡土墙绕墙底转动模式非极限状态下的主动土压力．取挡土墙后滑动土体的水平薄层单元进行受力分析，建立了非极限状态下土压力强度的一阶微分方程，得到了绕墙底转动变位模式下挡土墙非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的计算公式，并将计算所得结果与已有模型试验和库仑土压力的计算结果进行比较．表明本文计算方法接近土压力的真实分布，能够综合考虑挡土墙变位模式与位移对土压力的影响．     

公路拓宽工程中桩承式加筋挡土墙处置路基的数值分析研究

结合绍诸高速上三段拓宽工程的建设,采用FLAC3D对桩承式加筋土挡墙施工对原路基的影响、新老路基的沉降发展规律进行分析。研究表明,原路基边坡开挖后的卸荷作用会使原路基变形出现回弹;管桩施工对原路基的影响较小;施工后,路基的新增沉降呈“~”形,在路基中心线处新增沉降最小,在拓宽路基部分新增沉降最大。     

变质岩路堤湿化变形试验研究

为研究变质软岩填料路堤湿化变形规律,通过室内大比例尺路堤湿化变形模型试验,分析了秦岭山区糜棱岩化条带状粉砂质千枚岩湿化与时间的变形规律及湿化前后的变形量,并预测现场9．6m高的变质软岩填料路堤最大湿化沉降量;基于湿化变形的基本原理,编写了采用单线法进行路堤湿化变形有限元分析程序,并对变质软岩填料路堤进行湿化变形有限元分析,进一步与室内模型试验作对比分析。研究结果表明：预估现场高为9．6m变质软岩填料路堤最大湿化沉降量为6．3cm,符合公路路基设计规范关于路基工后沉降量小于10cm的要求。有限元计算结果与试验实测值较吻合,对秦岭山区软岩路基的设计、施工与质量控制起到一定借鉴作用。     

工作状态下加筋土挡墙土压力分布规律研究

加筋土挡墙墙背侧向土压力的计算方法都不能很好地解释工作状态下的分布情况,现场测试表明土压力沿墙高呈上下小、中间大的形式分布。微元体法得出的重力式挡墙墙背主动土压力与静止土压力分布形式与加筋土挡墙现场测试结果比较接近,然而2种土压力进行组合后,分布形式吻合得非常好,但大小相差比较大。综合考虑了拉筋垂直层间距与填料的影响,提出了加筋土挡墙墙背土压力计算模型,并对模型中的拉筋层竖向间距对加筋土挡墙墙背土压力的影响系数进行了初步探讨,然后与现场测试结果进行了对比分析,证实了该模型的合理性。     

土工格栅加筋路堤的三维有限元分析

运用通用有限元程序ANSYS ,对软弱地基上路堤加筋的作用和效果进行了三维有限元分析 .计算中采用DP模型模拟土体的材料非线性 ,采用面—面接触单元考虑筋土界面的状态非线性 ,并采用薄膜单元来模拟土工格栅 .通过对相关参数的敏感性分析 ,证明了土工格栅模量对加筋效果有显著影响 ,并且加筋位置靠近路堤底部时更能发挥加筋性能 ;证明了在土体发生显著侧向变形时土工格栅能够发挥抗拉效果 ,从而限制土体侧向变形和路堤外侧土体的隆起 ,达到减小沉降和不均匀沉降的效果 .研究成果对软弱地基路堤加筋处理和新老路基结合部处理均有借鉴意义     

坑角效应对基坑周边建筑物影响的有限元分析

在基坑工程中,当建筑物紧邻基坑坑角时,坑外土体的不均匀沉降将导致建筑物发生挠曲变形与扭转变形,其中,挠曲变形趋势及挠曲程度取决于建筑物所跨区间内土体沉降曲线的挠曲变形特征,而扭转变形则与建筑物同坑角的相对位置紧密相关．在挠曲变形与扭转变形的共同作用下,建筑物墙体拉应变将受到坑角效应的显著影响．算例结果表明：对于纵墙平行于基坑边的建筑物,当其距坑角距离小于1倍开挖深度时,坑角效应对建筑物变形起不利作用,显著增大了建筑物的墙体拉应变,即此时建筑物是最为不利的;而当建筑物纵墙垂直于基坑边,且距坑角距离小于1倍开挖深度时,坑角效应对建筑物变形起有利作用,使得建筑物的墙体拉应变显著降低;而当建筑物距坑角距离大于1倍开挖深度时,坑角效应对建筑物墙体拉应变的影v向基本可以忽略,但墙体拉应变达到最大值,即此时建筑物是最为不利的．     

高速公路复工路基土工格栅的加固补强稳定性

由于存在新老路基结合的问题,复建后路面出现了不均匀沉降,并出现了裂缝.根据路基实际情况,采用有限元分析软件midas GTS建立了路基模型,对加固后路基的应力、位移和各工况下土工格栅所承受的轴向内力进行了计算.通过计算得出,在复工路基植入土工格栅进行加固补强,在限制横向位移方面有一定的效果,但对于限制竖向沉降作用不大.当结合部位台阶高度为1.5 m时,路基边坡的横向位移及所受的剪应力均相对较小;在新旧路基填土上部增加3层格栅时,格栅所受的内力趋于稳定.     

基于土拱效应的挡墙后砂土主动土压力计算分析

为研究土拱效应下挡土墙后砂土的主动土压力,考虑墙土摩擦角对土体滑裂面倾角的影响,对圆弧形的小主应力拱进行理论分析,计算得到不同深度处的土拱微分体水平宽度及小主应力拱形状表达式。根据所得的拱形状,提出沿小主应力拱轴方向划分微分单元体的拱弧微分单元法,并将其用于求解挡土墙主动土压力,得到了挡土墙主动土压力的理论公式。与试验数据及其他理论方法的比较表明该方法所得理论公式与模型试验结果吻合得较好。     

高速公路拓宽路基病害机理及防治

为了分析高速公路拓宽路基病害机理,以京石高速公路拓宽为工程背景,在FLAC环境下利用Fish函数方法建立了高速公路路基拓宽的数值分析模型,研究了地基沉降对拓宽路基内竖向应力、水平应力和剪切应力的影响,结果表明:在路基拓宽中路基顶部拼接处首先出现拉应力,随着地基沉降的发展,路基顶部拼接处的拉应力区不断发展,并引起路基和路面出现纵向开裂;由于拓宽路基填筑高度不同,路基竖向附加应力分布不均,从而使得路基横向出现不均匀沉降;剪应力主要集中在拓宽路基中部,对拓宽路基病害贡献不大.最后提出了拓宽路基病害防治措施.