基于黄土蠕变试验的高填方地基沉降的数值模拟

为了全面研究高填方地基的工后沉降规律,通过一维固结蠕变试验,研究了黄土的蠕变效应,分析了含水量及压实度对黄土蠕变的影响。选取不同的模型来拟合黄土的应变与时间关系;并且运用FLAC 3D计算了黄土高填方的沉降变形。结果表明:初始荷载越大,黄土蠕变稳定的时间越长; Burgers模型能很好地反映试验曲线各级荷载的变形和时间的关系,适合作为压实黄土土体蠕变变形的模型;高填方的沉降稳定期约为3～4年,工后沉降主要集中在填筑完成后的1年;而且填筑体高度越大,工后沉降稳定期越长。     

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。     

高应力下重塑黄土蠕变特性试验

以延安地区黄土高填方填筑体为研究对象,进行了控制含水率和压实度的高压固结蠕变试验。分析了初始含水率、压实度、固结压力等因素对重塑黄土蠕变特性的影响。使用对数函数对试验结果进行拟合,得到了适合描述延安地区黄土高填方填筑体工后沉降的蠕变模型。试验结果表明:减小初始含水率或增大压实度,能在一定程度上降低土体的蠕变量,从而更好地控制高填方工程的工后沉降。固结压力越大,试样达到稳定所需的时间越长,最大固结压力(2 400 kPa)时,蠕变稳定时间是低固结压力(100 kPa)时蠕变稳定时间的4倍左右。该本构模型能够较好地反映出延安地区黄土高填方填筑体的蠕变特性。     

黄土高填方工后沉降影响因素敏感性分析

以吕梁机场黄土高填方为工程背景,通过室内重塑黄土单轴固结蠕变试验获得变形时效参数。采用有限元方法,研究了黄土高填方的工后沉降敏感性问题。量化分析了填方体因素:填土高度、填土速率、填料压实度、含水率,原地基因素:强夯法的强夯深度、碎石桩法的桩长、桩间距、桩径等因素对高填方工后沉降的影响,提出了基于上述因素的工后沉降敏感度系数。结果表明:黄土高填方工后沉降随填土高度的增加呈指数增长;随填土速率、含水率的增加呈线性增加;随填料压实度、强夯深度、桩径、桩长的增加呈线性衰减;随桩间距的增大呈对数增长。其中黄土高填方工后沉降对填料压实度最为敏感。     

压实土固结蠕变特征及分数阶 流变模型参数分析

为研究高填方路堤压实土的蠕变特性,对3种不同压实度(90%,93%,96%)的压实土开展了5种不同竖向荷载(100,200,400,600,800 k Pa)的一维固结蠕变试验.试验结果表明:1)压实土的蠕变变形呈现明显的非线性特征;2)蠕变有效应力越大,蠕变变形越显著;3)压实度越高,蠕变变形的敏感性越差.采用基于分数阶微积分的类Kelvin-Voigt流变模型结合试验数据得到模型参数,分析了模型分数阶阶次β,[H]元件弹性模量E0以及[FC]元件弹性模量E1与土样压实度K的关系,结果表明,随着土样压实度的增大,分数阶阶次β减小,模量E0和E1增大,预测结果与试验数据吻合良好,显示分数阶模型参数能合理地反应土样的流动性.     

交通荷载作用下高填方路堤的工后蠕变模型探析

针对交通荷载长期作用下高填方路堤的工后蠕变沉降问题,基于车辆交通荷载的特性分析,将路堤填筑体上产生的应力考虑成动静组合应力,建立了填筑体动静组合荷载下的Kelvin体蠕变方程,并将荷载参数对计算模型的影响进行了分析,结果表明:组合荷载下填筑体的蠕变与静载条件下蠕变有相同的时间变化趋势,与相同静载(与组合荷载最大应力相等...     

重塑黄土高压固结变形特性试验研究

针对延安地区黄土高填方填筑体在高应力下的变形特性,进行了控制含水率和压实度的高压固结试验,研究了含水率、压实度、固结压力对重塑黄土的变形特性的影响,以及各压缩指标与含水率、压实度之间的关系。试验结果表明:(1)从减小压缩变形的角度考虑,该高填方工程填筑体的含水率应控制在大于最优含水率的2%以内;(2)在该高填方工程填筑时应注意控制压实度在93%以上,从而能在一定程度上减少填筑体的沉降量;(3)孔隙比随着固结压力的增加而呈非线性减小;(4)判别出该类黄土为中等压缩性土,减小含水率和增大压实度,均能在一定程度上提高土的抗压缩性。     

土工格栅对在役桩承式路堤蠕变的影响

为了研究土工格栅在黄土地区对在役路堤蠕变变形机制的影响,利用FLAC3D软件及内嵌的FISH语言,对长治至安阳高速公路长平(长治-平顺)路桥过渡段进行一比一数值模拟分析。通过对实测值与模拟值的对比,验证了所建模型的正确性,从而确保了模拟工后蠕变的准确性。通过格栅上部桩土应力比的与格栅下部桩土应力比的比值来分析格栅在工后蠕变中荷载传递的变化机制,通过横向差异变形率来探究格栅对减小因蠕变引起的不均匀沉降的作用。研究表明:格栅、土拱在路堤填筑过程中和工后蠕变间断二者传递荷载的大小处于动态平衡中,虽然填筑过程中,土拱效应远大于张拉膜效应,但随着工后蠕变,张拉膜效应发挥的作用逐渐增大,二者的作用效果差距逐渐缩小,直至达到新的平衡;土工格栅对减小路堤工后蠕变和减小路堤工后不均匀沉降有不可替代的贡献。     

土工格栅对在役桩承式路堤蠕变影响的研究

为了研究土工格栅在黄土地区对在役路堤蠕变变形机制的影响,利用 FLAC3D 软件及内嵌的FISH语言,对长治至安阳高速公路长平（长治—平顺）路桥过度段进行一比一数值模拟分析。通过对比实测值与模拟值,验证了模型的正确性,从而确保了模拟工后蠕变的准确性。本文通过格栅上部桩土应力比与格栅下部桩土应力比比值来分析张拉膜效应在工后蠕变中荷载传递能力的大小,通过横向差异变形率来探究格栅对减小路堤不均匀沉降的作用。研究表明：张拉膜效应和土工效应在路堤填筑过程中和工后蠕变间断二者传递荷载的特性处于动态平衡中,虽然填筑过程中,土拱效应远大于张拉膜效应,但随着工后蠕变,张拉膜效应发挥的作用逐渐增大,二者的差距逐渐缩小,直至达到新的平衡;土工格栅对减小路堤沉降和减小路堤不均匀沉降有不可替代的贡献。     

粗粒土压实特性与高填体沉降规律研究

为研究某中西部地区机场粗粒土的压实特性及其高填体的沉降规律,开展了粗粒土的颗粒分析、重型击实、最大干密度、压缩模量试验,测试和验证了粗粒土的不均匀系数、击实参数等,发现了压实度与压缩模量的良好相关性,建立了此粗粒土压缩模量的预估方程。采用室内试验数据建立了高填体的有限元模型,与实测沉降数据进行对比,分析了多种压实度、填筑高度下高填体的沉降。结果表明,填筑体的沉降与填筑高度为指数幂关系,填筑高度越高,土体压实度对沉降的影响越显著。基于有限元模型的沉降数据,明确了压实度-填筑高度-填筑体沉降的关系,建立了高填体沉降的多元回归方程,为高填方工程现场提供了快捷的沉降计算方法。     

黄土高填方边坡渗透变形机理的物理模拟

天水市是我国黄土滑坡分布最密集、灾害最严重的地区之一。大面积的挖填方会改变场区的地下水渗流场，从而影响高填方边坡的稳定性。本文以天水地区马兰黄土为研究对象，通过野外详勘与室内物理模拟试验，对马兰黄土高填方边坡的渗透变形机理进行研究。结果表明:受填方前原始地形的影响，凹陷地形易于汇水，地下水流动受阻，易形成积水区，使地下水位抬升高度较大。随着时间的累积，地下水不断浸泡地基土，使其强度劣化，加之毛细水上升作用使地基发生湿馅和湿化沉降，易在边坡坡脚等富水区产生蠕滑变形，并牵引边坡后缘发生滑移拉裂，发生渐进式破坏而引发较大规模的边坡滑移。通过物理模拟，得出该地区马兰黄土高填方边坡受地下水影响产生的变形滑移模式为“渐进后退—牵引式滑移”。     

软土地基路堤预抛高确定方法

根据施工期路堤填土厚度、沉降实测数据建立了一种新的工后沉降预测模型,并从土力学角度分析了该预测模型的物理意义;针对不同的软土地基深度、路堤高度和工后沉平控制时间,导出了路堤预抛高计算公式.结合工程实例,将计算的工后沉降、预抛高量与工后实测沉降进行了比较分析,验证了该计算方法的可行性.     

考虑时间效应的高回填场地不同桩顶荷载基桩受力特性分析

由于基桩在高回填场地的应用不可或缺,考虑在其使用过程中高回填土的蠕变特性对基桩力学特性的影响,利用有限差分软件FLAC3D,并考虑时间效应,对填土厚度为10m,桩径为1m,嵌岩深度为3m的基桩进行桩顶荷载分别为0、0.5MPa、1Mpa、2Mpa、3Mpa和5Mpa的数值模拟分析,得到不同桩顶荷载作用下基桩的受力和变形特征。研究结果表明：桩周填土沉降随时间呈现先加速增加后逐渐趋于平衡的趋势,不同桩顶荷载作用下桩顶位移随时间的变化速率滞后于桩周填土的沉降变形速率;在桩周填土蠕变初期,桩身最大内力加速发展,而桩端阻力在此段时期的增长并没有出现加速增长;随着填土蠕变进入中后期,桩端阻力加速发展,桩侧摩阻力向桩端阻力转移;待桩周填土蠕变稳定后,桩身最大轴力与桩顶荷载呈现正相关,但是桩身轴力附加值随桩顶荷载的增加而减小;增加桩顶荷载桩,桩端阻力及其附加值也随之增大。该研究可为高填土场地桩基的设计施工提供参考。     

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。     

高速客运专线天然黄土地基工后沉降数值模拟

湿陷性黄土是一种十分特殊的土质,俗称大孔土,具有较大的孔隙率和偏低的干密度。在自重压力和土的附加压力共同作用下,受水浸湿时将发生急剧而大量的附加下沉现象。结合郑西客运专线天然黄土地基工后沉降,用分层总和法和平面有限元方法对天然黄土地基工后沉降进行了分析研究,计算了当黄土层厚度为8 m、12 m、15 m,路堤高度为4、6、8 m时,不同天然黄土地基模量下地基的工后沉降量。并于三种工后沉降控制标准进行了分析比较,得出了一些有益的结论,为工程设计和施工提供参考。     

粘土地基沉降计算

将损伤理论引入到粘土地基沉降计算中，修正已有沉降计算公式。根据Duncen-Chang模型考虑了泊松比ν随应力变化而对地基沉降产生的影响。认为次固结沉降是土骨架蠕动变形的结果,用Mesri蠕变模型计算土的次固结沉降。     

黄土高填方边坡的稳定性影响因素及其变形规律

根据西北某路段黄土高填方边坡工程项目,运用 PLAXIS 3D 软件建立多级高填方边坡三维有限元模型,研究了填料、填土边界、坡度以及卸载平台的改变对边坡稳定性的影响.并根据边坡在分步填筑情况下各级边坡坡顶、坡面、坡脚的竖向位移及水平位移,分析了各级边坡最危险点的分布规律及整体边坡变形趋势.结果表明:填料黏聚力、内摩擦角是影响高填方边坡稳定性的关键性因素.降低填土与原状土体边界处台阶高度、加深台阶宽度、降低坡度以及加宽卸载平台,均可提高边坡的稳定性.较低处边坡施工期间竖向位移突变大,水平位移突变较缓慢;施工完成后变形情况均良好.较高处边坡施工期间竖向、水平位移突变大,分布不均匀;施工完成后固结沉降时期长,变形量大;需在施工完成后着重加强高处的变形监测.研究结果确定了西北地区黄土高填方边坡的稳定性影响因素、变形趋势及发展规律,为进一步研究黄土高填土边坡的变形控制提供了科学依据.     

纤维加筋黄土的三轴蠕变试验研究

进行了纤维加筋黄土的三轴固结排水蠕变试验,通过对初始含水率、加筋率和围压的不同控制,分析了加筋黄土的蠕变特性,得到了以下几点结论:在黄土中掺入玄武岩纤维可以有效改善黄土试样的蠕变情况,蠕变变形的抑制效果与加筋率没有明显单调关系,存在最优加筋率;随着含水率的升高,加筋土的蠕变变形增大,加筋效果降低,偏应力越大该现象越明显;随着围压的增大,加筋黄土的蠕变变形降低,加筋效果增大,偏应力越大,该现象越明显;以Mesri蠕变模型为基准,对试验曲线进行模拟,计算出模型各参数,经验证,纤维加筋黄土的三轴蠕变特性可以用Mesri模型拟合。     

考虑时间效应的不同厚度高回填场地桩基受力特性分析

为明确高回填场地回填土蠕变对桩基受力和变形的影响,基于有限差分软件FLAC3D中内置的Burgers模型,选用桩顶荷载为1MPa,桩径为2m,嵌岩深度为6m（3倍桩径）,回填土高度分别为10m、15m、20m和25m的桩基,通过数值模拟的方法研究了考虑时间效应下不同厚度高回填场地桩基受力性能。结果表明：不同填土高度其对应的蠕变稳定时间也不尽相同;随着桩周填土蠕变时间的增加,各工况桩周回填土沉降随之增大最终趋于稳定;桩周回填土蠕变稳定后,增加回填土厚度,桩周回填土最终沉降、中性点深度变化、桩身最大轴力以及桩端阻力和位移均随之增大,各工况桩周回填土最终沉降、中性点深度变化、桩身最大轴力以及桩端阻力和位移均线性相关;可见高回填场地桩基设计施工中回填土蠕变以及填土厚度的变化对于该场地桩基的影响不可忽视。