高速公路煤矸石路基包边土厚度分析

为确定煤矸石路基包边土的合理厚度,通过分析煤矸石填筑路基成型过程,建立了具有包边土的煤矸石路基简化有限元模型,分析了不同包边土厚度对煤矸石路基包边土内竖向最大压应力及竖向最大剪应力的影响规律,研究了包边土厚度对煤矸石路基中心沉降量、煤矸石路基边缘沉降量、包边土边缘沉降以及包边土差异沉降、路基最大差异沉降的影响程度。结果表明:路基高度相同时,包边土内竖向最大压应力及竖向最大剪应力随包边土厚度增加而增大,当路基高度小于5m时,内力受包边土厚度影响相对较小;包边土厚度变化对煤矸石路基中心沉降量、煤矸石路基边缘沉降量及包边土边缘沉降量影响较小,对包边土差异沉降量影响较大,随着厚度增加,差异沉降逐渐增大,但差异沉降量均在1.5 cm以内。     

铁尾矿砂路基沉降及稳定性数值分析

为评价包边土和土工格栅处置铁尾矿砂路基的效果,充分认识铁尾矿砂填筑路基的适用性,并提高其利用率,对4种工况的铁尾矿砂路基(6m填高)的沉降和稳定性进行有限元数值计算。4种工况分别为:无包边土,无土工格栅(工况Ⅰ);有包边土,无土工格栅(工况Ⅱ);有包边土,包边土与铁尾矿砂交接处铺设三向土工格栅(工况Ⅲ);有包边土,满面铺设三向土工格栅(工况Ⅳ)。研究结果表明:工况Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的最大工后(600d)沉降分别为19.547、19.711、19.540、18.298cm;固结阶段路面顶面中央处的沉降以工况Ⅳ最小,工况Ⅱ最大;最大水平位移发生在坡脚下7~8m处,其次发生在土路肩边缘处,坡脚下水平位移向路基外侧发展,而土路肩处水平位移向路基内侧发展;工况Ⅳ潜在滑移面贯穿至基底5m深度处,工况Ⅰ潜在滑移面位于路基边坡上,其抵抗滑移的能力最差;同时满面铺设土工格栅和设置包边土对提高路基稳定性的效果最为明显,安全系数可提高0.9;铺设土工格栅可有效减小铁尾矿砂路基顶面边缘的侧向位移,对有效预防路基路面纵向开裂具有积极作用,但其不能有效减小基底侧向位移;黏土包边提高了铁尾矿砂路基的稳定性,但加大了路基的不均匀沉降;设置包边土和铺设土工格栅的处置措施对提高填方边坡稳定性效果比减小沉降效果明显。     

加筋泡沫轻质土路基施工过程应力变形模拟分析

加筋泡沫轻质土对于治理软土路基病害有着重要作用,因此研究泡沫轻质土在路基施工应力变形规律对我国公路工程有着重要意义。本文通过使用FLAC3D软件,对以砂土和泡沫轻质土作为填料的软土路基上在施工过程中的应力以及位移变化规律进行了模拟和研究,得到了泡沫轻质土对路基的沉降、回弹和有效应力变化的影响情况。结果表明：使用泡沫轻质土进行填筑的路基,泡沫轻质土路基比普通填土路基在施工过程中产生的最大沉降有所降低,施工沉降显著减少。而使用加筋泡沫轻质土作为路基填料,可以在普通泡沫轻质土的基础上更加有效减小路基基底竖向应力,同时有效减小路基基底应力分布不均匀的问题。经过研究发现,在加筋率达到0.75%时,泡沫轻质土路基产生的最大基底沉降量最小。针对这一现象,本文分析了加筋泡沫轻质土的加固机理,提出了计算最佳加筋率的方法,完善了软土路基加固理论。     

泡沫轻质土填筑软土地基沉降分析及控制

为了解决软土地基变形导致路面不均匀沉降问题,并使泡沫轻质土更广泛地应用于路堤填筑,利用ANSYS有限元软件,对泡沫轻质土填筑不同高度、密度和弹性模量的路堤进行了理论分析。研究结果表明,软土层弹性模量对路基沉降影响最大,而其粘聚力的变化对路基沉降几乎无影响;与普通路基相比,泡沫轻质土路基能够很大程度上降低路基沉降;泡沫轻质土路堤高度的增大、弹性模量的减小和密度的增大均会使路基沉降增大。同时,发现泡沫轻质土密度大于11kg/m3、路堤高度大于或等于12m时,路基易发生失稳。     

车轮荷载下路基和基底竖向应力计算

为了验证特殊交通荷载(如超载)下特殊填料(如软岩、风化岩和人工材料)的承载力,在标准轮载(25 kN和0.7 MPa)前提下,考虑非标准轮载和路基填土重度的变化,分别计算了集中轮载和均布轮载作用下路基和基底内竖向附加应力和总应力:计算均布轮载下路基内应力时,考虑了路面材料和路基材料抗压模量差异引起的应力扩散角的存在;计算基底内应力时,将路基作为条形基础,对路基中心下基底内不同深度处的应力进行了计算。计算结果表明:标准均布轮载下产生的路基内附加应力较标准集中轮载要大,在路基深度大于3 m时两者趋于相等;轮载变化对路基内竖向附加应力的影响较大,其影响深度约为3 m;在路基填高大于5 m时,标准集中轮载与标准均布轮载作用下基底总应力趋于同一值;在路基填高大于1 m后,基底内某一深度处总应力与路基填高近似呈线性增长关系。     

内马铁路陡坡路基不均匀沉降及影响因素分析

陡坡路基不均匀沉降影响路基稳定性.以内马陡坡路基为工程依托,通过数值计算,分析不同填筑坡率,填筑高度、路基填筑的压实度等对陡坡路基不均匀沉降的影响.结果表明路堤坡度对路基变形有一定的影响,路堤坡度越大,路基的不均匀沉降量越大、总沉降量也越大.地基坡度对路基沉降有着显著影响,沉降差异随坡度的增大而增大.填土高度对路基沉降影响较大,随填高增加沉降增加量呈增大趋势且填土越高断面差异变形也越大.填土弹性模量对路堤填土总沉降、路堤填土不均匀沉降影响较大,不均匀沉降随着模量增大而逐渐减小.     

高速公路宕碴路堤超深软基的真空联合堆载预压加固

某高速公路路堤由抗变形能力极差的宕碴料填筑，填高大于6m，地基主要由厚20m左右，含水量为43％－705的淤泥质土组成，为了解决高速公路主要的土工问题－路堤的稳定与沉降，工程采用了真空联合堆载预压法加固高填方宕碴路堤的超欠弱土地基，结果表明加固效果相当明显，与堆载预压法相比，采用真空联合堆载预压法工期节省一半，路基沉降量却减少10％，地基土强度平均增长2倍以上，实际填高6．7m的路基在填筑完成抽真空结束再预压2个月后地基土固结度大于95％，路堤堤筑期的土基土侧向挤出日均位移量小于1．0mm/d，路堤与地基一直处于稳定状态，预测的路基工后沉降小于20cm，由此得到的实践经验可以在其他类似工程中推广应用。     

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.     

高速公路拓宽工程中填筑材料对新老路堤变形特性的影响

为解决填挖交界路基非均匀沉降,在填土中分层铺设土工格网等土工加筋材料.基于非线性弹塑性Drucker-Prager模型,采用有限元参数分析方法,结合现场沉降观测资料,探讨路堤填筑材料物理参数对新老路堤附加变形、差异沉降、路堤横坡变化影响规律及土工格栅处治交界处路基非均匀沉降机理.研究结果表明:填筑体压缩模量高且密度低,有利于改善新老路堤不均匀变形和差异沉降的状况;黏聚力c对拓宽路堤竖向附加变形影响较比摩擦角φ大;土工格栅对减小路堤表面的竖向变形效果并不明显,但能有效提高新路堤安全系数及新老路堤的整体稳定性.     

刚性路面半刚性基层在路基不均匀沉降下的力学分析

选取合适的应力函数,计算分析路基产生不均匀沉降时的半刚性基层的应力情况。计算分析表明,刚性路面板下半刚性基层顶面产生不致引起基层破坏的压应力,路基不均匀沉降引起基层破坏的力学机理是基层底面拉应力超过半刚性材料抗拉强度所致。半刚性基层底面产生的拉应力随基层厚度增加而增大,随路基不均匀沉降量的增加而增大。基层厚度(15～16)cm时,抵抗路基不均匀沉降的能力最佳。     

土壤氟化物污染的原生动物群落生态效应

用活体观察法对甘肃省白银市氟化物生产废水污灌土壤及对照土壤中的原生动物群落进行了研究.结果表明,氟化物污染对原生动物群落有很大的影响,体现在物种多样性显著下降,群落结构简单化,物种组成与正常群落极不相似,群落中未形成明显的优势种.     

软土特性与水泥—水玻璃加固土效应的试验

通过试验 ,分析水泥—水玻璃加固土的无侧限抗压强度与原状土的物理力学性质、水理性质、有机质、土样浸出液化学成份之间的关系 ,并探讨加固土的渗透性能     

两种状态的粘土热-化学-力学效应试验研究

原状土与重塑土具有不同的结构特征,于是表现出不同的力学性状．本文将这两种状态粘土浸泡不同溶液后进行试验研究,探讨不同温度环境下原状土和重塑土的力学效应．结果表明,浸泡不同溶液后原状土的抗剪强度发生了变化,当温度由40℃升到60℃,浸泡FeCl3土样粘聚力c由最大值降低,浸泡（FeCl3＋Na2S2O4）溶液的土样增幅较小;从内摩擦角φ来看,大于40℃后,浸泡FeCl3、FeCl3＋Na2S2O4溶液土样的内摩擦角妒增大．当温度为40℃时,土样的内摩擦角φ相差悬殊,其中未浸泡土样的内摩擦角φ最大,浸泡FeCl3土样的内摩擦角妒最小,而温度为60℃时,其大小相近．而重塑土浸泡不同溶液后其抗剪强度有以下特点：随外界温度变化,浸泡FeCl3溶液重塑土样的粘聚力c变化较大,40℃时粘聚力c最小,然后随温度升高,又不断增大;浸泡去离子水和CaCl2溶液后土样的粘聚力c变化趋势相似．浸泡FeCl3和CaCl2溶液后土样的内摩擦角φ随温度的变化趋势不同,FeCl3在40℃时最大,而CaCl2却最小,浸泡去离子水土样的内摩擦角φ变化不大．     

砂性土中土拱形态演变试验研究

目前对于土体中的土拱形态假设众多,土拱形态的演变研究不足。本文利用室内模型装置对土拱的形态和演变规律进行了试验研究,试验模型可以形成宏观的土拱,能够直接观测土拱的形成和演变过程。对试验过程中记录的土拱照片进行处理后,通过拟合和统计分析,得出土拱的合理形态曲线方程。试验表明：砂性土中土拱不是恒定不变的,而是处于不断变化的状态;土体中会先形成一组类似的土拱后,再转变为另一组类似的土拱;土拱的形态也不是单一的形态,砂性土中的土拱形态由下而上从抛物线转变为椭圆曲线。     

基于土颗粒三维理想模型的黏性土渗透系数研究

黏性土是一种低渗介质,常作为土石坝、提防、公路路基等构筑物的防渗层,其渗透系数的准确表达直接关系到堤坝的安全以及公路的耐久性。利用土颗粒三维理想模型对黏土颗粒表面结合水进行研究,认为结合水就是黏土颗粒的一部分,不参与土中水的渗流,土体中有效孔隙体积不包含结合水的体积;在此基础上引用有效孔隙比概念分别对太沙基、柯森-卡门、达西等3种渗透系数经验公式进行了修正;对广西贵隆高速工程现场的典型红黏土进行了渗透试验,将实测值与修正前后的3种公式分别进行了对比,验证了修正公式的合理性。通过对修正公式计算结果的对比分析认为,经修正后的柯森-卡门渗透系数经验公式比之其他公式更符合广西地区红黏土渗透系数的计算。该研究可为广西地区高速公路路基的防渗设计与施工提供重要参考。     

气候变化对黑土有机碳库影响模拟研究

以黑龙江海伦为研究地点，利用CENTURY模型模拟了自然状态下的黑土在1953—2000年实际气象条件及以此为基础的9种气候变化情景下的土壤有机碳(0～20cm)。模拟结果表明，自然状态下的黑土在48年间实际气象条件下，土壤有机碳含量产生了波动；不同气候变化情景的模拟结果表明，温度升高或降水量的减少能够降低土壤有机碳含量，相反则有利于其升高，其中气温是影响黑土有机碳变化的主要气候因素。当气温升高2口时，无论降水量不变、减少或增加20％，都能导致土壤有机碳含量下降。温度升高且降水量减少模式下的土壤有机碳含量最低，温度降低且降水量增加模式下的土壤有机碳含量最高。     

基于RUSLE的黄土洼小流域土壤侵蚀与水土保持研究

采用修订的通用水土流失方程(RUSLE)、调查还原法和淹没分析等方法,对天然淤地坝多年平均拦截泥沙量和天然淤地坝所在黄土洼小流域侵蚀空间分布进行研究。结果表明:2000—2011年坝淤地及上游丘陵沟壑区平均土壤侵蚀模数为8 116.14t/(km2·a);RUSLE模拟的淤地坝及上游丘陵沟壑侵蚀区土壤侵蚀模数为7 714.73t/(km2·a),通过与实测值对比,模拟精度为95%。模拟的黄土洼小流域强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀区域占流域面积的53.18%,研究区土壤侵蚀严重;黄土洼天然坝地的泥沙主要来源于坡度大于15°的粱峁耕种区、沟间地和坝地边缘。黄土洼小流域进行人工水土保持措施后侵蚀模数降低26.15%;天然淤地坝将周围控制区域的泥沙全部拦截,对黄土洼小流域泥沙拦截贡献率高达77%,水土保持效益明显。黄土洼天然淤地坝在没有人为干扰的情况下,还可淤积泥沙体积约为2.303×106 m3。     

Impacts of Soil Moisture Content and Vegetation on Shear Strength of Unsaturated Soil

It is analyzed that the impacts of vegetation type and soil moisture content on shear strength of unsaturated soil through direct shearing tests for various vegetation types, different soil moisture contents and different depth unsaturated soil. The results show that the cohesion of unsaturated soil changes greatly, and the friction angle changes a little with soil moisture content, h is also shown that vegetation can improve shear strength of unsaturated soil, which therefore provides a basis that vegetation can reinforce soil and protect slopes.     

含盐量对石油污染土壤生物修复的影响

模拟野外漫灌洗盐并控制洗盐次数得到不同含盐量的土壤,比较单纯生物刺激、生物刺激加生物强化处理对不同含盐量的石油污染土壤的修复效果。结果表明:无论是单纯的生物刺激,还是生物刺激加生物强化处理下,土壤含盐量均有一定程度的降低,可有效提高石油烃的降解率。当土壤含盐量为0.22%(质量分数)时,添加4%菌剂修复第3天时,石油烃降解率可达24.98%;当土壤含盐量为0.01%时,生物刺激加生物强化处理28 d后石油烃的降解率是单纯生物强化的1.1倍;低含盐量添加4%菌剂处理下土壤石油烃降解率是高含盐量加4%菌剂处理的1.22倍。各处理下土壤脱氢酶活性随着培养时间逐渐增强,pH则随着培养时间有所下降,土壤盐碱性得到改良;土壤环境得到改善,微生物的种类及数量增加。     

基于颗粒分形滑坡土体土水特征曲线评价及预测

滑带土与滑坡的发展、稳定性评价有着密切的关系,以福建永泰旗山滑坡为例,取代表性滑带土样和表层土样进行颗粒级配试验,基于分形理论研究了颗粒分形特征,结合压力板仪测定土样土水特征曲线,对滑带土和表层土进行了评价,并以颗粒分形维数预测了土水特征曲线,研究结果表明,滑带土细粒土含量较表层土含量高,滑坡土存在很好的分形特征,颗粒分形维数越大,细粒土含量越高,土体的持水性能也较好。以颗粒粒径分形维数代替土水特征分形维数,并结合Books-Corey模型来预测土水特征曲线,得到实测值与预测值呈现较好的一致性。