列车交通荷载作用下软土路基的长期沉降

通过2.5维有限元结合薄层单元方法,建立了列车运行荷载作用下轨道和地基动力相互作用的3维分析模型,求解不同运行速度列车荷载作用下路堤下卧层地基中动偏应力的分布,结合软黏土在循环荷载作用下的累积塑性应变理论,建立了路堤下卧层地基在列车运行荷载作用下长期动力附加沉降的计算方法。在此基础上采用瑞典X2000高速列车的实际轨道和地基情况进行了计算,分析了长期沉降随时间的发展过程及其在地基中的分布规律,特别是考虑了列车运行速度对路基沉降的影响。     

路堤荷载作用下软基沉降特性研究

为探究路基断面几何参数对软基沉降特性的影响，基于弹性Biot三维固结有限元程序PDSS，就路基顶面宽度、路基高度及边坡坡比等断面几何参数对软基沉降特性的影响进行较深入的模拟分析，重点探讨现行各类铁路、公路路基宽度下软基沉降变形的模式。宽窄路堤荷载作用下软基的沉降模式不同，宽路堤软土路基沉降盆表现为“W”形状，而窄路堤软土路基的沉降盆表现为“V”形状。     

考虑路堤-加固区相互作用的刚性桩复合地基沉降算法

为合理计算路堤荷载作用下刚性桩复合地基沉降,考虑路基填土中的土拱效应以及路堤-地基加固区竖向荷载传递的耦合特征,基于填土中内、外土柱界面摩阻力系数随深度线性发挥模式以及复合地基中桩土相对位移模式与桩侧摩阻力系数分布模式,采用微元体静力平衡原理,并考虑路堤-加固区-下卧层之间的应力连续与变形协调条件,推导出了路堤下刚性桩复合地基的桩土应力比、桩土沉降差、加固区沉降量的计算公式,定量反映了路基填高、填土及软土地基的黏聚力和内摩擦角、桩长、桩径、桩间距等多个主要因素。实例分析表明,加固区沉降量的计算值与实测值误差一般不超过15%;桩长对加固区沉降呈非线性影响;面积置换率、地基土内摩擦角与黏聚力对加固区沉降均具有线性的负相关影响特征,且沉降量受内摩擦角影响比黏聚力更敏感。     

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。     

基于双曲线法的分级填筑路堤沉降预测

在软土地基上修筑路堤多采用分级施工的方法。基于传统双曲线沉降预测法基础上,提出一种软土地基上路堤分级施工情况下沉降预测的新模型,该模型考虑了土体变形的非线性特性和固结性质随荷载的变化,将沉降拟合方程中的待定参数在2个不同荷载级中分别确定。利用有较长预压期的前一级实测沉降,确定与土的固结性质有关的参数,待预测沉降荷载级的最终沉降量由该级较短预压期内实测沉降确定。通过工程实例验证了所建议模型的适用性。     

高速公路软基砂井预压法处理效果的工程实例分析

本文探讨了砂井预压法在高速公路软基处理中的应用及实际处理效果，主要结合一个工程背景具体分析了砂井处理前后路堤软基强度和稳定性的改善情况，以及在不同场地地质和荷载条件下砂井预压对于加快地基早期固结沉降和减少工后沉降的作用。     

路堤荷载下CFG桩复合地基沉降分析

分析了路堤荷载下CFG桩复合地基的变形机理，根据假定的沉降模式及桩侧摩阻力分布形式，推导出了考虑桩-土-褥垫层共同作用的简化沉降计算公式，结果与试验数据吻合较好。     

路堤荷载下碎石桩处理软基沉降计算

以沉降控制为目的的碎石桩复合地基,其沉降计算在设计、施工中具有重要地位。本文基于典型的桩土单元体模型,建立了复合地基体积压缩系数与复合地基弹性模量的关系,考虑施工中的时间因素及相应的固结度对沉降的影响,提出相应的沉降计算公式,并结合四川省遂-资高速公路软基变形监测的数据进一步验证其可行性。研究表明本算法计算值比实测沉降约大10% ～20%。填筑过程中,计算沉降历时曲线与实测曲线拟合较好,更接近实测值;在此基础上,初步探讨了影响路堤荷载下碎石桩处理软基沉降变化的因素,得出桩径、桩间距对其影响较为明显。同时结合本例,建议布桩时桩间距与桩径比值最好控制在2～4之间。     

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。     

高速铁路深厚软基连续薄板梁结构测试分析

在深厚软土地基上修筑无砟轨道高速铁路低矮路基,需要重点解决好软土地基工后沉降和长期动力稳定性问题.软土地基具有高压缩性,路堤荷载作用下会产生较大的残余沉降;同时,线路运营后,地基土在高速列车长期循环动荷载作用下易产生较大的塑性变形,二者耦合将严重影响到无砟轨道的几何状态和线路运营安全.基于此,在京沪高速铁路上海虹桥深厚软土地区低矮路基中,首次采用了桩基-连续薄板梁结构型式,并进行了系统的静动态监测、测试.结果表明,该结构工后沉降控制效果良好、长期循环荷载作用下性能稳定,可以满足高速铁路铺设无砟轨道和高速列车长期平顺运行的要求.     

Ground improvement using SPVD and RPE

Excessive total and differential settlement at the intersection of a surcharged prefabricated vertical drain (SPVD) and a rigid piled embankment on soft ground during the post-construction period leads to considerable time and costs being spent on repetitive remedial works in the future. This paper presents a sustainable design approach for high and long embankment filling on soft clay at the approach to the structure by introducing the intersection of an SPVD at the transition to a rigid piled embankment in order to regulate the differential settlement between the two conventional ground treatment approaches. This paper also presents a full-scale field study to validate the performance of the intersection of the SPVD at the transition to the rigid piled embankment. By introducing the intersection ground treatment, post-construction settlement and differential settlement are minimised significantly, while the post-construction total settlement at the rigid transition piled embankment (TPE) zone is reduced significantly by about 80 to 95% of the total settlement, as compared to a conventional TPE.     

加荷比对结构性软土沉降特性的影响

软土一般具有结构性,试验表明,加荷比会对结构性软土压缩特性有很大的影响,加荷比增加土体剪切趋势,降低土体结构强度,使土体的结构屈服应力值和压缩指数降低。在试验的基础上,给出了考虑加荷比影响的结构性软土地基的沉降计算方法。工程算例表明,在加载终值相同的情况下,如果加荷比过大,就会增大结构性软土地基沉降产生附加沉降,为了减小对软土结构性的破坏而影响土体压缩特性,建议对结构性软土的加荷比不宜采用为1:1以上,宜采用1:0.25或1:0.5。     

A combined method to predict the long-term settlements of roads on soft soil under cyclic traffic loadings

In order to investigate the mechanism of the long-term settlement of road on the soft soil, an in situ measurement of a highway in southeast China was conducted during both the construction and post-construction stage. In the theoretical analysis, the long-term settlement of the pavement on thick soft soils was divided into three main components: the consolidation settlement, the creep deformation and the traffic load-induced deformation. The equivalent time line model based on the viscous–elastic–plastic theory was adopted to simulate the road settlement caused by the consolidation and creep of the subsoil. A cyclic strain accumulation model, which was obtained from laboratory tests of soil elements, was adopted to consider the road settlement induced by cyclic traffic loadings. A pavement dynamic response model was used to calculate the dynamic stresses in the subsoil generated by moving traffic loads when the road was open to service. It was found that the equivalent time line model combined with the cyclic strain accumulation model could predict the road settlement accurately at both the construction and post-construction stage. Numerical results showed that the traffic speed had limited effect on the post-construction road settlements for the speed range considered. The post-construction settlement of the road, mainly composed of the traffic-induced settlement and soil creep deformation, could be reduced significantly by increasing the embankment surcharge during the construction stage. The creep component accounted for over 10% of the total post-construction settlement, while the percentage of the creep deformation in total post-construction settlement decreased rapidly as the embankment surcharge increased.     

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。     

软土路基沉降变权重组合S型曲线预测方法研究

通过对软土路基沉降发展规律及其沉降曲线特点进行深入研究,在S型单项预测模型基础上,基于5种S型增长曲线模型,引进组合预测的思想,重点探讨了软土路基沉降发展的预测方法与理论,并建立了软土路基沉降预测的变权重组合S型增长模型,通过数学规划方法求解,从而可根据有限的实测沉降观测数据预测软土路基沉降发展过程。工程实例分析表明,利用该模型与方法得到的预测曲线与实测曲线吻合良好,能够满足工程要求,此外,变权重组合预测模型比其它单项模型具有明显的优越性,为软土路基沉降发展预测提供了一种有效而实用的方法。     

Laplace变换解双层地基固结问题

连云港地区的软土是海相淤泥和淤泥质土.在连云港软土地区修筑高速公路时,通常采用水泥土搅拌桩地基处理方法使路基强度和变形满足工程的要求.该类软土压缩沉降量大,排水固结缓慢,地基稳定性差,造成高速公路建设中及建成后工程问题频繁出现.从江苏海相软土的工程实例出发,将经水泥土搅拌桩处理后的高速公路路基简化为双层地基,借助Laplace变换求解了二级加荷下的双层地基一维固结问题,为克服对固结方程进行Laplace逆变换的困难,在Laplace逆变换中运用Stehfest算法进行数值求解,该双层地基固结沉降计算结果与实际观测数据基本一致.     

路堤下软土地基侧向位移与沉降关系分析研究

总结了软土地基下侧向位移的研究现状,从路堤中最大侧向位移和路中沉降之间的比例关系出发进行了分析研究。利用有限单元法,建立了路堤下软土地基的计算模型。计算结果表明,在路堤填筑期间最大侧向位移和路中沉降的增量大致相等,而在固结期两者的比例关系在0.14左右。不同的加载方式在数值上也有所不同。计算结果对路堤下地基侧向变形的计算分析具有一定的指导作用。     

Y型沉管灌注桩加筋路堤力学性状试验研究

结合申嘉湖杭（上海―嘉兴―湖州―杭州）高速公路嘉兴段Y型沉管灌注桩处理桥头软基实体工程,通过路堤填筑荷载下Y型沉管灌注桩加筋路堤路基表面及桩帽上下应力分布的现场试验研究,获得了路堤荷载下桩帽间土体表面应力、桩帽上应力及桩帽下土体表面应力的分布及变化规律,比较了距桩不同位置处桩帽间土体表面应力差别、桩帽上与桩帽下应力差别、桩帽下与桩帽间土体表面应力差别、桩帽上与桩顶上应力差别,分析了桩-土应力比及荷载分担比在路堤填筑荷载下变化趋势及规律。通过特殊加载时间段,分析了路堤填筑加载后应力及桩-土应力比调整规律。通过路堤进入预压期后的观测数据,分析了路堤进入预压期后桩-土应力比及荷载分担比变化规律。     

软岩填料的长期沉降变形特性及分析

通过现场试验路堤和室内模型试验研究了几种较有代表性的软岩填石料的长期沉降变形特性,证明了软岩填石料的长期变形性能除了与填石料的岩石特性和压实密度有关外,风化程度、干湿循环是影响填石料的长期变形性能的主要因素。