高速公路拓宽工程地基处理效果的数值分析

以既建高速公路地质资料为背景,通过通用的有限元程序,对高速公路拓宽工程中新、老路基采用不同处理方法的效果进行了数值模拟。结果表明：新路堤的堆载会引起老路基一定程度上的瞬时变形,新路基采用复合地基法处理能较好地解决不均匀沉降问题,且新路基施工前老路基的固结度对复合地基法的处理效果影响较小。     

改扩建软土路基的变形分析与控制对策

针对典型公路的改扩建工程,通过现场原位试验对比研究了新老路基地基土体的差异性,老路基土体力学性质整体好于新路基,但这种差异主要表现在浅部一定深度范围内,且随老路堤高度增加而增大,超过这一深度范围后,新老路基土体力学性质差异不大。借助数值预测方法,分析了拓宽路基在运营期的沉降变形和可能引起的路面病害。结果表明:未经处理的软土地基会引起路基较大的工后变形,同时带动老路基产生固结沉降,影响新修路基的稳定性;而新老路基土刚度差异较大时,易导致新老路基产生过大的差异沉降。防治工程病害的关键在于提高路基的整体强度和稳定性以及新老路基的变形协调控制。     

排水固结法加固软基变形简化计算分析

插板和砂井堆载预压是处理软基有效方法之一,现有的沉降变形计算方法大部分采用轴对称理论的解析解和以太 沙基或比奥固结理论为基础的数值解,仍较为复杂。根据软基排水固结机理,采用固结度等效原理,对渗透系数进行调整,把 砂井(插板)地基简化为均质成层地基。运用有限元对某软土路基处理工程进行简化计算,并和监测结果进行对比分析,对简 化计算方法进行验证。发现具有较好的准确性,为实际软基处理工程的沉降变形分析提供了一种简单实用的方法。     

复合加筋排水褥垫加固路基有限元计算

复合加筋排水褥垫是针对沿海缺砂地区开发的,具有水平排水与加筋作用的一项新型专利技术,可取代软基加固中的排水砂垫层。采用二维平面应变Biot固结有限元模型对复合加筋排水褥垫软土路堤进行了数值模拟,结果表明复合加筋排水褥垫可以满足水平排水要求,另外与传统的水平排水砂垫层相比,该技术可降低地基附加正应力和超孔隙水压力,有效抑制路基侧向变形的发展,减小路基沉降与不均匀沉降,提高路基稳定性,加筋效果显著。     

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。     

碎石桩联合土工格栅复合地基处理湿地软基的机制研究

高原湿地软基的突出特点是含有地质条件很差的泥炭层。采用碎石桩联合土工格栅复合地基处理湿地软基是一个新的尝试。在有限元分析的基础上,给出了碎石桩联合土工格栅复合地基处理高原湿地软基的受力、变形特征与作用机制,结果表明,碎石桩可以加快软基的排水固结,提高地基的承载力,土工格栅的主要作用在于限制路堤的侧向位移和减小差异沉降。     

不同软基处理方法工后沉降与稳定研究

目前高速公路深厚软土地基常用的处理方法主要有排水固结法、刚性桩复合地基法以及它们的组合方法,为了更好的了解这些软基处理方法的固结与沉降情况,以及施工过程对沉降与稳定的影响情况,确定预压卸载时间和路面施工时间,很有必要对这些软基处理方法的沉降与稳定变化规律进行研究。本文建立4种常用深厚软基处理有限元分析模型,通过超孔隙水压力的消散探讨总沉降、工后沉降随时间变化的规律,以及不同施工阶段的稳定变化规律,以期针对具体工程选用合适的处理方法,一方面保证路堤施工期和运营期的安全,另一方面达到工程建设经济性的要求。     

粉喷桩与土工格栅联合加固及其工程应用

桥坡段结构物处为防止结构物开裂、位移、基桩受剪破坏及控制工后沉降,采用粉喷桩与土工格栅联合加固软基。联合加固后,可约束地基侧向变形,减小路基挤出量及不均匀沉降,有效地减小了地表的总沉降量,对于预防桥头跳车有良好的效果。     

软弱土路基沉降变形控制研究

从理论分析着手,建立路基沉降变形控制系统模型。根据室内试验成果,对路基沉降进行数值分析。模拟不同参数对沉降的影响,研究不同工况中路基沉降的控制效果。地基弹性模量对沉降影响大,提高地基弹性模量,沉降将减小,并且减小的幅度很大;填料密度对沉降影响较大,降低填料密度,沉降将减小,并且减小的幅度很大;路基累积沉降量与路基本体高度之间存在近似线性正相关关系;路基累积沉降量与地基处理深度之间存在近似线性负相关关系。     

秦沈客运专线A14试验段软土路基加固技术研究

介绍了秦沈客运专线A14试验段软土路基工程设计施工情况。通过对各种地基处理路段沉降观测,探讨了软土路基沉降特征,推测出其最终沉降量和沉降速率,并分析了软基处理措施与沉降的关系。结果表明：软土路基沉降受加荷影响很大;采用碎石和粉喷桩处理后地基沉降量比其它处理方法要小;在松软土地层,控制填土不是主要问题。     

高速拓宽软土路基差异沉降数值计算及监测分析

路基差异沉降控制是软土地区高速拓宽工程中的关键性技术问题之一,本文以北方某高速拓宽工程的试验段为例,运用ABAQUS软件进行了拓宽软土路基变形的有限元数值计算,并与路基现场变形监测数据进行对比分析,数值计算与实测结果基本吻合,结论一致地反映了路堤填筑初始阶段新路基的沉降速率较大,旧路基在填筑后期才产生较明显的附加沉降变形; 路基变形在拓宽侧呈现明显的"沉降盆"效应,新、旧路基的差异沉降是造成路基路面纵裂的主要因素; 桩端地基土呈现出较明显的侧向挤压效应,则表明采用带帽PTC桩复合地基中用于减沉时,桩端应置于具有较高承载力的有效持力层上。     

公路黄土地基处治前后沉降变形分析

在湿陷性黄土地区,黄土作为高速公路地基的主要原料其强度和变形特性不能满足要求,主要有振动碾压、冲击碾压和强夯3种有效且实用的处治方法。本文根据原位试验和室内试验的数据,进行有限元模拟,在不同高度路堤和不同加载方式情况下,地基沉降变形随着处治能级的增加而减小,路堤本身的沉降保持不变。对于地基处理的深度和沉降变形减小的效果,强夯最好,冲碾次之,振碾最弱。处治前后地表中心沉降变形值与加载路堤高度之间的关系均可用二阶多项式回归拟合。2～4m高的路堤采用振碾的方式处理地基,5～10m高的路堤采用冲碾方法,大于10m的路堤多用强夯或者直接修桥来代替,对于黄土地区高速公路建设与维护具有重要意义。     

Analysis of geocell-reinforced mattress with consideration of horizontal–vertical coupling

Geocell reinforcement has been increasingly applied to road embankment engineering. Deformation calculation is one of the major concerns during the design process. In this paper, the power-series method was employed to investigate the performance of a geocell-reinforced mattress under symmetric loads. The geocell-reinforced mattress was idealized as a beam on a Winkler foundation. In the analysis, the soil–foundation beam interface resistance, related to the horizontal deformation coupling with the vertical deformation, was considered. Semi-analytic solutions were developed to assess the deformations and internal forces of the foundation beam and verified against an existing finite element method [9]. The results of the proposed method were close to the results from the finite element method. Moreover, the effects of various factors, such as height of embankment, horizontal and vertical foundation coefficients, composite elastic modulus and height of geocell-reinforced mattress, on the foundation beam settlement and the tension force within the beam are discussed. It was found that the interface resistance related to the horizontal deformation of the beam has a reduction effect on the embankment settlement, and it is beneficial to reduce the embankment settlement by increasing the beam rigidity and strengthening the subgrade soil body.     

拓宽方式对软土路基工程特性影响的离心模型试验

如何保持新旧路基间的变形协调是拓宽工程中普遍关注的问题,目前尚缺乏对于拓宽方式对软土路基工程特性影响的直接对比分析。本文开展离心模型试验,采用普通填料或气泡轻质土进行放坡或挡墙拓宽,分析了新旧路基变形、地基土中孔压和土压力在路基拓宽后的变化规律。试验结果表明,气泡轻质土显著减小拓宽过程中产生的孔隙水压力增量和附加应力增量。相较于边坡拓宽,挡墙拓宽方式对地基影响更小。轻质土路堤采用挡墙拓宽方式引起的挡墙倾角和墙背土压力均较小。采用Boussinesq公式计算得到的拓宽路堤引起的地基中附加应力分布与实测值基本吻合,且偏于保守。本文的研究成果对指导路基拓宽工程具有借鉴意义。     

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。     

Finite element modeling of the consolidation behavior of multi-column supported road embankment

A multi-column composite foundation is a new concept utilizing different column types with varying lengths and diameters to support the embankment fill and to mobilize the strength and stiffness of the soil at shallow depths. This study presents the results of finite element analyses using the finite element software PLAXIS to investigate the consolidation behavior of a road embankment constructed on a multi-column composite foundation. The finite element results are calibrated for a period of 200 days. The settlement, horizontal displacement, differential settlement, column axial force, and the development and dissipation of excess pore pressure are presented and discussed in detail. It is concluded that a multi-column composite foundation allows a fast rate of consolidation and significantly increases the embankment stability. A multi-column composite foundation formed by CFG–lime columns is more effective than one formed by SC–lime columns. The CFG–lime columns improve the long-term stability of the embankment because the compression modulus of CFG columns is significantly greater than that of SC columns.     

高速公路拓宽工程沉降控制复合地基优化设计

按沉降控制设计理论,结合有关公路设计规范、路面功能性和结构性的要求以及有限元法分析路基差异沉降引起路面附加应力的计算结果,提出了采用工后路基路拱横坡度变化小于等于0.45 %作为软土地基上高速公路拓宽工程的容许新老路基差异沉降控制标准。采用有限元法对佛山-开平高速公路拓宽工程标准断面进行分析,采用不同参数计算出水泥土搅拌桩复合地基的新老路基差异沉降。根据沉降控制标准,优化出既满足新老路基差异沉降控制要求,又效益最优的高速公路拓宽工程软土路基水泥土搅拌桩处理的设计参数,即工程水泥土搅拌桩采用面积置换率为8.9 %(对应桩间距1.6 m),桩长8 m,桩径为0.5 m,水泥掺入比为15 %;实际使用时,考虑桩土存在一定的不协调,可适当提高桩体面积置换率达10.1 %（对应桩间距1.5 m）。     

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。