软土路基沉降有限元分析

软土具有很多特殊的性质:天然含水量高、孔隙比大、压缩性强、抗剪强度和承载力低,在软土上修建高速公路引起的沉降也相应具有特殊的规律。本文利用有限元计算方法对软土地基的沉降计算问题进行了探讨,并结合实例进行计算,重点模拟了路堤不同堆载速率、不同宽度、不同填土刚度对软土路基沉降的影响,从而进一步明确了软土路基沉降的特点,为软土路基的设计、施工、监测提供了一定的依据。     

基于参数反演的软土路基沉降计算与分析

在软土路基沉降计算中,较准确地提供所选用的模型参数是计算结果高精度的保证。本文基于沉降计算中邓肯-张模型参数灵敏度分析,把改进的BP网络模型引入到沉降有限元计算中的主要参数修正中,进行路基沉降计算,结果与沉降实测值非常接近,也为较准确计算参数提供了一种新方法,在实际工程具有参考价值和借鉴意义。     

滨海软土剪切蠕变特性研究

为合理描述软土地区建筑物稳定性和运行安全性,采用剪切蠕变仪,开展了不同竖向荷载以及不同加荷比条件下滨海软土的剪切蠕变试验,获得不同条件下应变与应力和时间的关系,分析其剪切蠕变性状的结构性效应和影响因素,并最终建立了相应的本构方程。试验结果表明: 应力大小明显影响天津滨海软土剪切蠕变性状,低应力下只出现衰减蠕变和稳定蠕变,高应力下会产生破坏型蠕变; 低应力条件下应力-应变关系呈现出线性特性,高应力下呈现出非线性蠕变特性; 采用较小的加荷比不仅可以减少最终蠕变量,还可以使软土承载力提高。根据蠕变曲线形态特征,建议一种指数函数型蠕变模型模拟天津滨海软土的非线性塑性蠕变特性。该模型具有简单易懂,参数较少,实用性较强的特点,通过对比分析,发现此蠕变模型能很好地拟合天津滨海软土的剪切蠕变特性。     

软土路基后期沉降推算方法及误差分析

以某高速公路软基处理断面实测沉降资料为基础,分别对应用较为广泛的7种后期沉降推算方法的精度及误差进行了比较分析。针对每一种推算方法,研究了计算时间起点和时间跨度对推算精度的影响,并探讨了各种方法的优缺点及适用性。研究表明,常用的双曲线法和指数曲线法的推算精度与推算的时间起点关系较大,建议以恒载期3～5个月后为时间起点,取较长时间的沉降资料进行推算,可有效提高推算精度;三点法、沉降速率法和新野法的推算精度较高,且与计算时间起点和时间跨度的关系不大,但都需要对原始观测数据进行特殊处理,计算较为复杂;Asaoka法的推算结果与实测值最为接近,其缺点在于无法对停止加载后某阶段的沉降进行推求。     

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。     

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.     

不同应力路径下天津滨海软土强度参数试验研究

以天津滨海新区地下工程涉及较多的9～18m深度海相软土为研究对象,采用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪,分别进行三轴固结不排水试验(CU)、三轴不固结不排水试验(UU)以及模拟基坑开挖卸荷的减p路径试验(DEP),得到滨海软土在不同应力路径下的力学性状与初始固结状态有关。CU与UU试验应力与应变关系曲线呈硬化特征,CU试验孔隙水压力与应变关系呈先剪缩后剪胀的性质;DEP试验应力与应变关系曲线呈软化特征,在等应力控制条件下,孔隙水压力与应变关系呈剪胀性质,孔压为负。DEP试验对于总应力强度参数有影响,对有效应力强度参数影响较小。在滨海软土基坑支护设计中,选用CU试验参数进行计算,设计偏于安全。     

高速公路软土路基沉降机理及计算方法

自Terzaghi'S固结理论问世以来,软土地基沉降计算方法层出不穷,如经验公式法、有限元法以及神经网络方法等,每一种方法都有其适用性.因此,应根据工程实际情况选择合适的方法.笔者分析了传统计算软土路基沉降的方法,并指出了其弊端,提出了用神经网络和有限元进行结合计算软土路堤沉降的方法.     

天津海积软土Singh-Mitchell蠕变模型及灰色预测

通过三轴不固结不排水蠕变试验,建立了天津海积软土Singh-Mitchen蠕变模型,同时利用实测数据进行了灰色预测。试验结果表明:Singh-Mitchell经验模型适合于天津海积软土蠕变预测,利用实测数据亦可对蠕变进行短期灰色预测,效果较好,工程实践中可作为参考。     

真空预压软土路基沉降预测

采用6～30d实测数据,分别采用双曲线拟合法、指数曲线拟合法和泊松曲线拟合法对真空预压法处理软土路基沉降进行预测,计算结果表明指数曲线拟合法预测的结果与实际沉降量较为接近,收敛性也最好,可用于指导施工。     

基于路基土蠕变效应的路基预应力损失模型研究

新型预应力路基技术可用于整治路基病害或强化既有线路基,研究其预应力损失规律对保障预应力路基工程的长期安全具有重要意义。基于弹性理论提出了预应力路基侧压力板与路基边坡接触面中心点后方水平路径上附加应力的计算方法,分析表明该特征路径上水平附加应力随距板−土接触面中心点距离的增加呈现良好的指数函数衰减关系。基于水平附加应力的指数函数扩散规律及路基土的蠕变行为,推导了路基土的蠕变变形计算公式。进一步基于蠕变变形与预应力钢筋回缩变形的协调性,建立了路基预应力的损失模型和计算方法,并结合FLAC3D数值仿真开展了对比分析。研究表明：钢筋预拉力损失的理论预测曲线与数值仿真曲线吻合良好,二者偏差不足5%,论证了路基预应力损失模型的有效性;钢筋预拉力可在锚固后的60 d内达到稳定,且预拉力的稳定值可达其初始值的85%～90%,说明新型预应力路基技术可为路基土提供相当可观的稳定附加围压,从而通过改善路基土的应力状态达到强化路基的目的。     

考虑蠕变性状的港区软土地基参数反演和长期沉降预测

结合上海某集装箱码头建设项目,针对本工程深厚淤泥质黏土的场地条件,引入Mesri蠕变模型考虑堆场地基的长期蠕变变形。利用施工期和工后短期实测分层沉降资料,由最小二乘法建立目标函数,运用分层迭代反演方法反演得到各软土层的黏弹性参数;将反演得到的土层参数代入自行编制的沉降计算软件,计算得到地基沉降量,并将计算值与实测值进行对比,对比结果证明了参数反演的可靠性;利用反演得到的土层参数对工后的长期沉降进行了预测,为本工程的安全运营提供了指导。     

不同方式处理后软土地基侧向变形规律

高速公路建设期侧向位移的控制是评价路基变形的重要依据。依据四川省遂－资（遂宁至资阳）高速公路软基沉降变形观测的数据,通过对现场监测资料的分析,分别探讨西南地区软土路基经塑料排水板（PVD）、碎石桩处理后,路基侧向变形y与深度z,最大侧向变形增量△ym与地表沉降增量△SD,平均侧向变形量Sy与地表沉降量Sf的变化规律。 研究表明,（1）根据Boussinesq解答和实测数据得到路堤荷载作用面积下变形y随着深度z大致呈“S”形变化,近地表变化剧烈,随荷载增加最大侧向位移深度基本保持不变,土体最大侧向变形深度与路堤填筑高度无关,与土性有关;（2）经PVD处理后的软基在填筑期、预压期均有大量侧向位移发生,各占总位移量的50%,最大侧向位移深度在距离地表1.0～1.5 m处;（3）经碎石桩处理后软基侧向位移在填筑期已完成总位移量的75%～80%,总位移量明显小于PVD处理后软基侧向位移量,最大侧向位移深度在距离地表2.5～3.5 m处;（4）PVD处理软基在固结阶段△ym/△SD、Sy/Sf分别为0.15～0.30和0.10～0.20,大于填筑前期2～4倍,而碎石桩处理软基固结阶段△ym/△SD、Sy/Sf分别为0.10～0.15和0.03～0.05,各个阶段变化相当。     

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。     

路堤下深厚软土侧向变形的沉降影响研究

通过三轴蠕变试验和平面应变蠕变试验,研究路堤下深厚的海相沉积软土侧向变形对沉降的影响作用。试验结果表明,荷载作用下软土的瞬时沉降是非线性的,剪应力作用产生了不可恢复的侧向变形,侧向变形产生的附加沉降也是重要组成部分。软土的侧向变形在不排水条件下只有鼓胀变形,且持续发展;在排水条件下是鼓胀变形和收缩变形的迭加。在排水条件下软土的侧向变形发展过程和剪应力水平有关,在低剪应力水平下侧向变形对沉降的影响不显著,在高剪应力水平下则侧向变形对沉降的影响不能忽视,剪应力对沉降的影响贯穿于沉降全过程。     

环境因素对路基沉降影响的分析

在秦沈线的路基沉降观测过程中,发现在上部填土荷载恒定不变的情况下,不同区段、路基的不同平面位置上测得的沉降过程曲线,有的发生陡降,有的发生较大沉降后又产生回弹.在详细分析了沉降过程曲线、地下水位变化曲线等资料的基础上,发现上述异常现象是抽取地下水和冻融作用这两个环境因素所致,抽取地下水会引起沉降猛增,而冻融作用会使沉降发生往复变化.本文较为详细地阐述了这两个环境因素影响沉降过程的方式,并且就抽取地下水对沉降的影响作了一些量化的分析.     

考虑路基侧向变形的沉降双线性预测模型

考虑路基侧向变形的影响,提出采用双线性模型预测沉降。预测模型包含时序自回归项、线性回归项和双线性项三部分。为了研究模型参数的时变特性,将沉降预测分为模型参数的预测和在此基础上的沉降预测。采用多层递阶方法计算模型的时变参数,进一步分析参数序列的变化趋势,计算后续时段的参数预测值,并以此进行沉降预测。实例分析表明,双线性动态预测模型能很好地反映路基的沉降特性,具有较高的预测精度和实用价值。     

软土地区深埋桩筏基础沉降实测与反分析

对上海环球金融中心（Shanghai World Financial Center,简称SWFC）实测沉降结果进行研究,分析坑底的回弹、沉降随时间的发展规律,并通过沉降推测上部结构刚度的变化情况。软土地区深埋桩筏基础沉降与加荷速率、基坑回弹、附加应力在桩长及桩下土中的传递、基坑降水与停止降水等多种因素有关。基础沉降-时间关系曲线并非理想的双曲线,即使是施工加荷速率相对稳定时。建筑物施工初始阶段沉降速率较小,与深基坑回弹密切相关,建筑物接近封顶时往往沉降速率较大,可能与附加应力传至桩端以下土中有关。沉降过程反映4.5 m的厚筏为弹性体,上部结构刚度对筏板刚度具有贡献性和有限性,上部刚度是随着施工的进程逐步形成。采用3种方法对SWFC进行沉降计算反分析,通过计算结果与实测数沉降数据进行对比得出,运用上海规范采取合适的经验系数（0.40～0.55）、考虑70%的水浮力,利用明德林解得出的计算结果与实测值吻合很好;深埋桩筏基础共同作用分析计算中不能过大考虑上部结构刚度的贡献。     

路基土体“锅盖效应”的数值模拟分析

基于对道面下路基土体中"锅盖效应"形成机制的定性认识,依据非饱和土中气液传输及热传导多场耦合理论并考虑水的气液相转换,建议了对此问题进行分析的数学模型。采用有限元方法对道面下路基一维土柱进行模拟分析,揭示了土中水和水蒸气在变温作用下的运移及相变规律,分析了"锅盖效应"形成条件和影响因素。数值结果显示,土质和温度分布对路基土发生"锅盖效应"有较大影响。粉土路基较黏土或砂土路基更易形成水分聚集;路基顶部温度较路基深处温度低时,在温度作用下易引起路基土的"锅盖效应"。这些结果可为进一步研究道路工程中的"锅盖效应"提供参考。     

Probabilistical distribution statistical analysis of Tianjin soft soil indices

In the design of soft ground treatment, the soft soil indices are the basic design parameter, and their changes have a strong geographical feature and significant uncertainty. Today, the soft soil indices statistical analysis content is mainly in the correlation and distribution regularity of physico-mechanical indices, which lack systematic study in different regions for different types of soft soils, and the statistical samples are from indoor tests and in-situ tests, without considering the impact of different test methods. In this paper, taking the soft soil in Tianjin as an independent statistical unit body, based on studying the change confines, variability, correlation, probabilistical distribution model of soil indices, some statistical relationship empirical formulas and probabilistical distribution models for physical indices, compression index, strength index were obtained; moreover, the correlation of shear strength results by straight shear test, triaxial test, vane shear test are analyzed; and a method for using random factor to evaluate the uncertainty involved in different test methods of soft soil parameters is proposed. The study results provide a basis and reference for defining the values of geotechnical parameters for soft soil.