湖泊相软土真空堆载联合预压法的离心机试验研究

依托高速公路试验段真空堆载联合预压加固软土路基的现场试验,根据实际路基情况建立离心模型,对真空堆载联合预压加固湖泊相软土地基进行离心机试验,分析了在真空预压和堆载预压联合作用下软土路基的沉降规律,并将试验结果与现场监测结果进行对比,研究了两者沉降的关系。通过对比分析可知,采用真空堆载联合预压加固湖泊相软土路基,地基土在工期内的沉降占总沉降87%以上,加固效果明显;用该方法加固后软基的工后沉降发展缓慢,两年内工后沉降最多为2.5 cm,路堤断面沉降差不超过5 mm,不会影响公路正常使用;试验结果与现场实测值沉降趋势基本相同,但由于现场试验条件及离心试验误差影响,导致两者沉降值存在差异。     

高速公路扩建工程软基拓宽的沉降监测与分析

高速公路拓宽建设中新老路基特别是软土路基的固结沉降与力学性质的差异将引起严重的路面开裂,因而控制其差异沉降、防止拼接处路面开裂成为扩建工程软基处理中的技术关键。针对采用薄壁管桩和粉喷桩处理的软基路段,选取具有典型地质条件及较高填方的断面,通过埋设地面沉降板,对拓宽路基及新老路堤结合部进行了为期9个月的沉降动态监测。监测结果表明,拓宽路基的累计沉降及差异沉降均很小,后期沉降速率小于控制标准,为新老路基差异沉降的评价提供了依据;薄壁管桩用于处理埋深大、层厚大的拓宽软基及粉喷桩用于处理埋深浅、层厚较小的拓宽软基具有各自的适用性,拓宽后的新老路基已形成整体性强的复合地基,达到了路基拓宽的理想效果。     

施工期软土路基沉降数值模拟分析

探讨施工期路堤填筑速率对软土路基沉降和稳定性的影响,以某高速公路为例,建立断面模型,对不同路堤填筑情况下的路基沉降进行数值模拟.结果表明,填筑速率越大,沉降速率越大,过快的填筑速率会影响路基的稳定性,但对最终沉降量影响不显著.     

高路堤下PHC桩加固软土地基的承载及变形特性

软土广泛分布的山区地质地貌条件复杂,高填方路堤的不均匀沉降和稳定性问题受到广泛关注。针对实际工程中高强预应力混凝土(PHC)管桩的超高填方路堤现场实测研究鲜有报道,为探究PHC管桩软基加固支承高填方路堤的工作性状,对广东某高速公路软基高填方段(30 m)选取一典型断面的3个主要监测点进行现场原位监测,重点研究桩-土荷载、沉降、超孔隙水压力及水平变形等行为。结果表明,填土完成后桩顶沉降基本趋于稳定,桩间土沉降则表现出一定程度的"滞后性",且以该断面填土期约1/4的沉降速率增长并逐渐趋于稳定;最大水平位移分布与分级填筑高陡边坡的平台宽度有关,且并非总是出现在坡脚附近;在最大水平位移区域可能发生"桩土绕流",甚至可能发生管桩的弯曲破坏或整体倾覆。研究成果可为软基高路堤设计提供有益的参考。     

三角形周期荷载作用下软基路堤沉降研究

采用能够同时考虑主次固结变形的Yin-Graham一维弹黏塑性模型,对三角形周期荷载作用下软土路堤运行期间和运行期结束时的长期沉降进行了理论分析,获得三角形周期荷载作用下软基路堤运行期结束时的总沉降计算公式和工后沉降计算公式。分析了三角形周期荷载作用下软基不考虑流固耦合与考虑流固耦合时长期沉降之间的相互关系,证明了三角形周期荷载作用下当循环荷载次数趋向于无穷大时软基具有最终沉降量与应力随时间增长的模式无关的性质。按照文中提供的总沉降计算公式,针对具体工程的土工参数,对路堤运行期结束时的总沉降量进行了计算,并由此确定运行期开始时软基应发生的沉降量,为合理确定高速公路路面铺筑时机提供沉降标准。     

低填方加筋路基沉降的Kerr模型解

为更加准确分析软土地基上低填方加筋路基的沉降,将路面结构简化成Euler-Bernoulli梁,路堤填土和加筋体视作复合材料并简化成可考虑横向剪切作用的Timoshenko梁,软土地基采用可考虑应力扩散的三参数Kerr弹性地基模型模拟。采用能量法建立加筋路基能量平衡方程,根据总势能驻值原理得出加筋路基的沉降控制微分方程,并基于特征值法求解沉降微分控制方程,分别求得Kerr地基上路基沉降,路堤剪切应力和弯矩的解析解。分析了软土地基的厚度和弹性模量,加筋体位置等参数对路堤沉降和受力的影响。研究结果表明,相对于Winkler和Pasternak模型,Kerr地基模型能更加准确的模拟加筋路基的沉降。     

低填方加筋路基沉降的Kerr模型解

为更加准确分析软土地基上低填方加筋路基的沉降,将路面结构简化成Euler-Bernoulli梁,路堤填土和加筋体视作复合材料并简化成可考虑横向剪切作用的Timoshenko梁,软土地基采用可考虑应力扩散的三参数Kerr弹性地基模型模拟。采用能量法建立加筋路基能量平衡方程,根据总势能驻值原理得出加筋路基的沉降控制微分方程,并基于特征值法求解沉降微分控制方程,分别求得Kerr地基上路基沉降,路堤剪切应力和弯矩的解析解。分析了软土地基的厚度和弹性模量,加筋体位置等参数对路堤沉降和受力的影响。研究结果表明,相对于Winkler和Pasternak模型,Kerr地基模型能更加准确的模拟加筋路基的沉降。     

海滩地区软土路基瞬时沉降分析

软基瞬时沉降目前还没有很完善的计算方法,而海滩地区软土路基所处环境又较复杂,由于长期受潮汐影响,两旁一般都筑有围堰。结合厦门一滨海路基变形监测资料,对瞬时沉降进行了分析,在考虑围堰及潮汐等影响因素的情况下,建立了该类地区软基瞬时沉降的计算公式。由于该方法各计算参数都是由厦门地区软基变形实测资料而得出,故能较好地计算该地区软基瞬时沉降,而对其他类似地区也有一定的参考作用。     

试论连云港海相软土路堤沉降规律

根据连云港至徐州高速公路连云港段60多个断面的现场实测沉降资料,分析了在路堤荷载作用下连云港海相软土的沉降和固结规律。实测数据表明,在路堤荷载作用下连云港海相软土地基的沉降曲线符合双曲线形式,故可采用双曲线法预测最终沉降。由此可以分析在不同施工期的地基沉降和固结特性,得到不同地基处理条件下路堤填筑期和预压期地基平均固结度与施工时间的关系。分析亦表明,粉喷桩加固能加速地基的固结速率。最后,针对沉降和固结理论计算中计算参数的难以合理确定的局限性,对现场实测沉降数据采用数理统计方法,提出了适用于连云港地区海相软土路堤沉降和固结估算经验公式。     

考虑固结历史的结构性软土路基沉降数值模拟

沿海地区广泛分布结构性海相软土,给公路运营带来很多安全隐患。通过研究某高速公路江苏段,提出了基于Shanghai软土本构模型,利用现有路基下软土的固结试验结果反推施工前原状土本构参数取值的方法。通过水-土耦合有限元程序模拟路基长期沉降,分析了土层结构性、渗透性、软土层厚度对路基沉降发展的影响。结果表明,土层初始结构性越强,加载阶段孔隙累积值越大,施工沉降越大;工后土体结构性变化越大,土层压缩越明显。土体渗透性影响路基沉降,渗透性越小,累积孔压越大,沉降时间越长,总沉降量与工后沉降占比越大。软土层厚度影响路基沉降发展,土层越厚,路基最终沉降越大,沉降稳定时间越长。     

软土地基路堤施工控制的离心模拟试验研究

软土路基上快速填筑路堤时的稳定控制是非常重要的。为此在现行规范中,采用了一些位移或位移速率的控制标准。但实践表明,采用现行的标准仍然出现一些地基失稳的事例,说明这些标准需要进一步求证和改进。除了继续收集、分析失效事例之外,通过离心模型试验也可以进一步理解堤基失稳的机制。离心模型试验结果表明：路堤快速填筑使得地基破坏时,地基变形略呈马鞍形,坡肩处沉降比道中处沉降略大,坡脚水平位移增加较快;破坏时的位移速率与现有规范建议的控制标准基本符合,但地基内的孔隙水压力是在地基进入破坏状态并发生较大变形之后才有突然增加的趋势;此外,坡脚水平位移和道中沉降的速率比,可能是一个较好的稳定性控制的指标。     

静载作用下土工格栅加筋拓宽路堤土中应力特征试验研究

为探究荷载作用下软土地基直接拼接拓宽路堤受力和变形特征,利用自行设计制造的模型试验系统,通过改变软土地基差异沉降、土工格栅加铺层数对软土地基高速公路直接拼接路堤进行一系列模型试验,研究各种工况下旧路与新拓宽路堤土中应力变化。试验结果表明,拓宽路堤在荷载作用下新旧路各断面土中竖向应力随着荷载的增大而增大,受路堤填土边坡与下伏地基侧向约束条件的影响,荷载作用下土中竖向应力在填土路堤与地基内沿深度方向呈现先减小、后增大、再减小的分布特征;软土地基拓宽路堤差异沉降对新旧路结合部位土中竖向应力影响较大,土中竖向应力随着差异沉降增大而增大;旧路范围内土中竖向应力受差异沉降的影响不大;在拓宽路堤填土的顶部和底部各布设一层土工格栅加筋层时可明显减小路堤土中竖向应力和路堤沉降：相同荷载作用下对比无加筋路堤,铺设2层土工格栅加筋路堤的顶面沉降最大可以减少62%,土工格栅加筋对软土地基拓宽路堤沉降有较好的控制作用。     

高速公路工程中粉喷桩复合地基最大侧向变形研究

分析了粉喷桩复合地基路堤填筑过程中最大侧向变形发展的特性,确定了坡脚处最大侧向变形与路中沉降呈双直线的关系,坡脚处最大侧向变形在大部分填筑过程中与路中沉降呈 0.115的关系。对比分析了粉喷桩复合地基和天然地基侧向变形发展规律的差异,并基于复合地基理论分析,认为导致它们差异变化的原因是粉喷桩复合地基桩-土应力分担比的变化。     

不同振动波形对单桩桩-筏复合地基动力响应特性研究

桩-筏复合地基是控制高速铁路等路基工后沉降的一种常用地基处理技术,然而针对其在不同振动波形荷载下的动力响应特性对比研究相对较少。基于大型模型系统,开展砂土地基中单桩桩-筏复合地基大比例模型试验研究,着重分析不同振动波形加载下单桩桩-筏复合地基的累积沉降、桩底-桩侧土动土应力比、加速度及速度传递等变化规律,初步探讨振动波形对单桩桩-筏复合地基承载特性的影响机制。试验结果表明,M波振动波形对地基累积沉降的影响较正弦波振动波形对地基累积沉降的影响略大一些,对桩底-桩侧土动应力比的影响则反之;振动响应加速度和速度随着加载频率及振幅幅值的增大而增大。相关研究成果可为单桩桩-筏复合地基的理论分析与计算提供参考依据。     

河滩相软土地基路堤沉降变形分析

根据伊洛河河谷平原的河滩相软土地基沉降观测结果,用指数法和双曲线法,并配合最小二乘法拟合分析,推算了地基的最终沉降量及固结参数,运用于沉降计算,发现结果比室内试验更与实际接近。对路堤填筑过程中实测沉降资料的深入分析,总结出填土高度对沉降变形的影响规律,并提出了相应的临界填土高度为2.5 m。     

不同荷载模式作用下双层软黏土地基压缩特性研究

天津滨海吹填场区典型的“上软下硬”的双层软黏土地基具有复杂的物理性质和工程特性,其在不同荷载作用模式下的变形特性有所不同,在工程实践中往往会产生较大的工后沉降和不均匀沉降,从而导致修建于其上的建筑物出现诸多工程问题。现阶段对于不同荷载作用下吹填场区形成的“上软下硬”双层软黏土地基的变形特性及机理研究甚少,导致理论研究远远落后于工程实践,制约了吹填场区经济建设的快速发展,因此对此类地基的变形特性展开研究显得尤为重要。基于此,本文针对吹填场区“上软下硬”的双层软黏土地基,开展了反复荷载和恒定荷载作用下的一维固结试验和扫描电镜试验(SEM),得到了不同荷载模式作用下的压缩特性及其微观机理,为吹填场区双层软黏土地基变形模型建立及长期工后沉降预测提供理论依据。研究表明:双层软黏土地基的压缩系数和固结系数在反复荷载作用初期明显减小,而后缓慢减小直至趋于稳定; 与反复荷载相比,恒定荷载作用下试样的压缩系数初期值增加,固结系数初期值减小,其变化量均在40% ~50%的范围内; 当荷载等级一定时,反复荷载作用引起双层软黏土地基产生的沉降量相比于恒定荷载作用多30% ~45%; 随着荷载等级的增加,土样内部大孔隙受到挤压而减少,孔隙的圆度和定向性加强,土体结构更密实,均一化程度提高; 相比于恒定荷载模式,反复荷载作用下土样内部孔隙形状更接近于圆形,孔隙定向性更好,土体内部结构强化程度大,但有序性相对较差。     

车辆荷载作用下路堤高度对高速公路软基沉降的影响分析

基于车辆荷载的特点和我国车辆普遍超载的现状,采用将车辆荷载简化为静荷载的拟静力计算方法,以4个工程实例分析了路堤高度对由车辆荷载引起的高速公路软土地基沉降的影响。研究结果表明,由车辆荷载引起的软土地基沉降量随路堤高度的降低呈指数关系增大,增加路堤的高度是减小该沉降量的有效方法。在某一路堤高度范围内,高速公路可能存在一个最佳路堤高度,低于或高于这个最佳路堤高度,由车辆荷载引起的地基沉降量都大于最佳路堤高度下的地基沉降量,这个最佳路堤高度存在与否以及其具体高度与车辆荷载大小和地基土的性质有关。