基于黄土蠕变试验的高填方地基沉降的数值模拟研究

为了全面研究高填方地基的工后沉降规律,本文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。     

排土场工后沉降及蠕变规律

采用Burgers模型对排土场散粒体蠕变的减速蠕变和等速蠕变两阶段进行描述,利用分层总和法的思想,将垂直填筑的排土场进行分层处理,底层在上覆“自重”变荷载作用下发生沉降变形,分别采用定常和非定常Burgers蠕变模型从理论解析角度推导排土场填筑动态过程中沉降、工后沉降及累计沉降计算公式.以齐大山铁矿排土场监测数据进行实例验算,应用结果表明：非定常Burgers模型和定常Burgers模型拟合的相关系数均较高,非定常Burgers模型沉降最终收敛于5.07 m,定常Burgers模型沉降曲线具有发散性,可见非定常Burgers模型能更好地表述排土场沉降真实工况;将排土场分为十个分层,结合FLAC3D软件的蠕变数值分析计算,得出各单层沉降率的变化规律,即各单层工后沉降量上层沉降值小于下层和中间层,且上层沉降量呈现单调递减变化,越接近排土场顶部单层沉降量越小;中间层沉降量相对下层沉降量要大,其中第5单层的沉降量最大.     

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。     

黄土沟壑区高填方地基工后沉降控制因素敏感性分析

【目的】研究不同控制因素对黄土沟壑区高填方地基工后沉降的敏感性,为高填方工程的设计施工提供科学依据。【方法】通过室内试验研究第四纪晚更新世(Q₃)黄土的修正剑桥模型参数随竖向荷载、含水率、压实度的变化规律,并采用PLAXIS数值分析方法对影响高填方地基工后沉降的因素的敏感性进行对比分析。【结果】Q₃黄土的修正压缩指数、修正回弹系数和修正蠕变指数均随竖向荷载和含水率的增大呈先增大后减小的趋势,随压实度的增大呈线性增长趋势;填料的含水率、压实度与填方高度对高填方地基的工后沉降影响较大,沟谷底部宽度、坡度、原地基厚度、填土速率、桩长、桩间距及桩径等因素对其影响较小。【结论】黄土沟壑区高填方工程应尽量降低填方设计高度,控制填料含水率,使其接近最优含水率,且宜选在黄土层厚度不大、沟谷坡度大于75°、沟谷底部宽度小于100 m的区域。     

高填方长期工后沉降研究的综述

随着中国西部山区基础设施建设的迅猛发展,高填方地基日益增多,其长期工后沉降直接关系到上面机场、高速公路和铁路等设施的正常使用,成为困扰工程界的难题。该文分析了各国高填方长期现场监测数据。结果表明:蠕变沉降会在完工后相当长时间内会持续不断的发生,并和工后时间的对数大致成线形关系;而高填方遇水则有可能产生较大的湿陷沉降。室内试验是研究长期工后沉降的有效手段,而工后沉降的机理则和粗粒土的微观力学特性密切相关。因此,有必要对中国高填方工程开展长期监测及微观机理研究。     

高填方长期工后沉降研究的综述

随着中国西部山区基础设施建设的迅猛发展,高填方地基日益增多,其长期工后沉降直接关系到上面机场、高速公路和铁路等设施的正常使用,成为困扰工程界的难题。该文分析了各国高填方长期现场监测数据。结果表明:蠕变沉降会在完工后相当长时间内会持续不断的发生,并和工后时间的对数大致成线形关系;而高填方遇水则有可能产生较大的湿陷沉降。室内试验是研究长期工后沉降的有效手段,而工后沉降的机理则和粗粒土的微观力学特性密切相关。因此,有必要对中国高填方工程开展长期监测及微观机理研究。     

高填方路堤顶部沉降及黄土填料试验研究

在山区建设公路,由于其地形、经济等原因,往往采用挖填方的方案,由此产生的黄土作为主要填料的高填方路堤工程中,它的一些特性及其引发的沉降备受工程人员及科研人员的关注。结合实际工程进行现场原位观测,并且对其填料开展一系列室内试验,得出对于路堤顶部来说,由路肩到路堤中心线的方向,沉降量逐渐增大,同时路堤顶部的沉降变形总体随着填筑体干密度的增大而降低,而且路堤顶部的最大单位沉降量与干密度及含水率具有良好的线性相关性。最后通过室内击实试验分析,建议宜将黄土填料的含水率控制在12%~14%。     

厦沙高速高填方路堤工后沉降监测及数值分析

依托厦沙高速某段高达63.38 m的填方路堤,使用分层沉降仪监测填方路堤的工后沉降,分析其沉降规律。监测结果显示,工后240 d高路堤总沉降量处于0.151~0.191 m。使用有限元软件ANSYS计算高路堤的沉降量,得到工后240 d总沉降值为0.232 m,与监测值接近。数值计算结果所显示的分层沉降规律和监测结果也较为一致。并且计算了不同压实度下路堤工后沉降量,为填方路堤工后沉降计算和控制提供了有益的借鉴。     

黄土高填方路堤沉降分析

采用4种条件(层重固结法,层重未固结法,孔隙水压力求孔压系数法,孔隙气压力求孔压系数法)下的最终沉降计算方法,和简化的考虑施工加载过程的非饱和土一维固结方法,对某公路高路堤的沉降进行计算分析,并与实测资料相比较。结果表明:公路路堤各土层在自重作用下固结已经完成,甚至有超固结,简化的非饱和土一维固结计算方法可以满足计算精度的要求;同时揭示,公路路堤沉降监测与一般地基的沉降监测是不同的,对不同的问题应该研究布设测点的方法。     

用人工神经网络模型预测高填方地基工后沉降

以人工神经网络模型(多层BP模型)为研究手段,对九寨黄龙机场元山子沟104 m的高填方地基工后沉降变形特性进行深入研究.认为高填方地基工后沉降包括填筑过程中产生的部分瞬时沉降、加载结束后的主固结和次固结三部分,瞬时沉降速率最高可达20 cm/month,发展时间约为15～40天;主固结速率为0.3～3 cm/month,发展时间为8～14个月;次固结速率小于0.3 cm/month,发展时间为3～5年.且高填方地基最终沉降量为42～44 cm,竣工后半年(2003年4月)工后沉降量完成40%～50%,一年后(2004年4月)可完成70%～80%,两年后(2005年4月)可完成90%～95%.     

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...     

高填方黄土地基变形规律及稳定性研究

高填方地基的变形及稳定性已成为工程建设过程中的一个难点问题。本文通过对原状土体和重塑土体在不同条件下的压缩试验,分析其变形规律及机制,研究了高填方下覆原地基和填筑地基的稳定性,主要得到以下结论：加荷增量的减小,提高了原状土体的压缩性;含水率的增大会弱化高填方地基下覆土的结构强度使其压缩模量降低;在填筑前期含水率较大的填筑土压缩模量会更小,且随着加荷等级的增加,变化趋势逐渐减弱;E-K曲线较符合对数函数形式;减小分层填筑高度和选择合适的压实度都能够有效的提高高填方地基的长期稳定性。所得结论为相似高填方地基的设计、施工提供了有益的参考。     

地形对黄土高填方路堤沉降的影响

以太原市太行路高填方路段为研究对象,通过沉降观测,研究黄土地区高填方路堤的沉降过程及其发展变化规律,从而了解到影响高填方路堤沉降的影响因素。由于该高填方路堤地形的特殊性,通过控制施工速率、填土高度、地基土质和填土容重等参数,通过对该路段工后沉降的观测,较好的研究了地形对高填方路堤沉降的影响。观测结果及分析表明:对于黄土地区高填方路堤,地形因素对沉降量的影响不容忽视。通过研究也为高填方路堤填筑方案的选取提供依据。     

高速铁路软土路基工后沉降试验研究

高速铁路对路基的工后沉降提出了严格的要求 ,而现有的软土地基沉降计算方法难以满足设计要求 .通过对软土厚度 10m、路基长度 6 5m和高度 4 .5m的路基原位试验 ,分析了塑料排水板处理软土、堆载预压对地基工后沉降的影响 .为京沪高速铁路中厚层软土地基的路基设计提供了依据     

高填方黄土地基变形规律及稳定性

高填方地基的变形及稳定性已成为工程建设过程中的一个难点问题。通过对原状土体和重塑土体在不同条件下的压缩试验,分析其变形规律及机制。研究了高填方下覆原地基和填筑地基的稳定性,主要得到以下结论:加荷增量的减小,提高了原状土体的压缩性;含水率的增大会弱化高填方地基下覆土的结构强度使其压缩模量降低;在填筑前期含水率较大的填筑土压缩模量会更小,且随着加荷等级的增加,变化趋势逐渐减弱;E-K曲线较符合对数函数形式;减小分层填筑高度和选择合适的压实度都能够有效地提高高填方地基的长期稳定性。所得结论为相似高填方地基的设计、施工提供了有益的参考。     

湿陷性黄土高填方地基冲击碾压试验研究

为某湿陷性黄土高填方场地提供施工依据,对虚铺3种厚度的填土进行了冲击碾压试验,寻求合理的虚铺厚度和冲压遍数;并对环刀法、灌砂法和无核密度仪法测定的压实度以及酒精灯燃烧法和无核密度仪测定的含水率进行单因素方差分析,探讨了不同方法对试验结果的影响规律,主要结论包括:冲压前期,虚铺厚度越大沉降越大;冲压后期,较大的虚铺厚度沉降却较小,这与较大的虚铺厚度土层形成硬壳有关。前12遍冲压沉降量较大,该阶段很大程度决定了压实度能否达到设计要求。虚铺80 cm土料冲压28遍,压实度可以达到93,冲压32遍压实度可以达到95以上;而土料虚铺100 cm和120 cm时,即使冲压36遍压实度很难达到95。建议32 k J冲压机虚铺80 cm土料为该工程较优厚度。环刀法和灌砂法测试压实度存在显著性差异,环刀法得到的压实度高于灌砂法;环刀法和无核密度仪法、灌砂法和无核密度仪测定的压实度不存在显著性差异。酒精灯燃烧法与无核密度仪测定的含水率存在显著差异性。试验结果可为湿陷性黄土高填方场地大规模施工提供一定的指导,也可为同类工程建设提供参考。     

原状黄土一维蠕变试验及蠕变模型

中国高速公路银百线陕西境段的控制性工程支党河特大桥经过黄土大沟壑地区,区内存在一大型HP15古滑坡体,从长期角度看可能对桥梁后期稳定性存在威胁,为合理制定防范措施,需要研究黄土的长期蠕变特性.基于该工程面临的实际难题,开展了HP15滑坡体原状黄土在不同应力状态和含水率下的单轴蠕变特性实验,建立了基于Burgers模型的单因素、双因素元件蠕变模型,并通过实验数据曲线拟合的方式建立了考虑时间、含水率和应力状态的3因素经验蠕变模型,扩展了蠕变模型的适用范围,进一步提高了模型对实验黄土蠕变特性的表达,同时也为该黄土边坡的长期损伤防治提供实验基础和理论指导.     

泰州长江大桥群桩基础工后沉降数值分析

为了深入研究泰州长江大桥群桩基础的工后沉降问题.采用黏弹性理论,结合室内流变试验,阐述了理论中两类参数(拉压模量与拉压黏性系数和剪切模量与剪切黏性系数)物理概念的区别及其不同的适用范围.从理论上推导了广义Kelvin模型中两类参数的相互转换关系,并建立了将黏弹性系数转化为Prony级数的计算公式,从而将室内流变试验数据通过上述研究结果应用于泰州大桥,采用ABAQUS软件对其工后沉降进行了数值计算分析.结果表明,泰州长江大桥的群桩基础沉降历时发展,经30 a收敛完成,其工后沉降量占最终沉降量的20%.采用上述理论和方法考虑地基流变特性计算泰州长江大桥群桩基础工后沉降是合理可行的,可为同类型特大桥梁工程群桩基础工后沉降计算提供可资借鉴的方法.     

山区高填方路堤沉降监测及数值分析

依托厦沙高速某段高达63.38 m的填方路堤,使用分层沉降仪监测填方路堤的工后沉降,分析其沉降规律。监测结果显示,工后240 d高路堤总沉降量处于0.151-0.191 m之间。使用有限元软件ANSYS计算高路堤的沉降量,得到工后240 d总沉降值为0.232 m,与监测值接近。数值计算结果所显示的分层沉降规律和监测结果也较为一致。并且计算了不同压实度下路堤工后沉降量,为填方路堤工后沉降计算和控制提供了有益的借鉴。