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。     

国道108线K15+760~K15+980段路堤边坡稳定性研究及处治效果监测

对国道108线广南段K15+760~K15+980段高路堤边坡稳定性的分析与计算,分析了路堤产生变形的原因,并提出了相应的处治加固措施,同时进行了包括表面位移监测、路面沉降监测等监测,总结了边坡不稳定情况下路堤表面位移及路堤沉降变形的规律,从而掌握了路堤的变形动态,控制了处治施工活动带来的超量位移,进而确保了路堤及边坡的稳定。     

宜黄高速公路荆沙公铁立交桥路段变形规律

高路堤侧向滑动、桥台破坏已成为高速公路主要工程病害。荆沙公铁立交桥路段路面与路堤变形严重,对4个变形监测断面、32个地表位移监测点、8个地下水平位移监测孔的数千个观测数据的统计分析表明,该路段在观测期内产生了明显的沉降和水平位移,并具如下规律:路肩以内的填土体自身固结基本完成,由于固结而产生的沉降很小;水平位移较大的监测点处由于水平位移所诱发的沉降较大,并由此产生纵向裂缝;最大变形深度为5m,除局部边坡失稳外,绝大部分路堤趾部基本稳定,路堤的变形仅限于其内部;边坡上各监测点的变形远远大于路肩、趾部,边坡下部又较上部显著,说明路堤变形主要危险在于边坡的侧向变形,而边坡则通过滑塌调整其稳定性。     

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。     

常州润华环球中心深基坑支护效果分析

常州润华环球中心基坑工程一区开挖深度达18 m,采用钻孔灌注排桩和内支撑作为支护结构。基坑施工过程中对基坑顶部的沉降位移和水平位移进行了监测。基坑工程施工结束后基坑顶部的沉降位移和水平位移达到稳定值（分别为25 mm和40 mm）,整体支护效果显著。但在基坑第三次开挖结束后第二道支撑构筑完成之前,基坑顶部的沉降位移和水平位移速率突然增大,直至第二道支撑构筑完成后增速才缓慢降低。提高第二道支撑的标高有利于降低基坑的变形,提高支护效果。     

PCC桩加固铁路软土地基现场试验研究

铁路相对于公路对承载力和沉降控制都提出了更高的要求。现浇混凝土大直径管桩（PCC桩）技术首次在南京南站联络线铁路工程中应用,为了研究PCC桩加固铁路路基的工作特性,开展了PCC桩加固铁路软土地基的现场检测与监测试验研究。现场检测包含静载试验、低应变检测和开挖检测。现场监测内容为：桩土应力、地基和路堤水平位移、表面沉降、分层沉降、土工格栅张力、孔隙水压力等。质量检测结果表明,PCC桩施工质量良好,承载力达到铁路地基设计要求。现场监测表明,地基沉降在填土结束后3个月稳定,最大水平位移为13 mm,路基沉降稳定快,水平位移小,路堤稳定性高,能满足铁路严格控制沉降和快速施工的要求。研究成果对PCC桩复合地基加固铁路地基的设计和应用提供了依据。     

基于直剪试验的土体变形时间效应及状态类别分析

开展了不同剪应力水平下土体剪切位移的时间效应特征分析,提出了随剪应力水平增加,土体变形状态对应呈现快速稳定、缓慢稳定、缓慢破坏和快速破坏4种演化类别。通过粉质黏土蠕变直剪试验,对不同压实度下与剪应力水平相对应的土体剪切位移时间效应的4种状态类别进行了研究。采用幂函数拟合剪切位移时间历程试验数据,将幂次值作为划分变形状态类别的理论判据,基于幂次值与剪应力水平对应关系的曲线形态特征,得到了土体4种变形状态对应的3个剪应力水平阈值,提出了基于Coulomb强度公式表达的相应变形状态强度参数及其与极限状态强度参数的关系式。针对高速铁路无砟轨道路基工后沉降控制须满足毫米级变形的特殊要求,明确了应将土体变形时间效应控制于快速稳定状态作为路堤填料选择及压实标准的设计原则和技术条件。所得成果对构建高速铁路路基土工结构变形状态控制设计技术提供了理论和试验依据。     

甘肃兰州某黄土建筑高边坡失稳原因及补强治理方案

通过对兰州市某黄土建筑高边坡现场变形及工程地质条件系统调查的基础上,采用有限元软件Plaxis对目前开挖状态下坡体应力应变状态进行了数值分析,并对该边坡实施了地表及支护结构物表面位移监测。在以上基础上分析了该边坡失稳的原因,并针对该边坡的治理难度及特点,提出了合理治理方案并得出以下结论:(1)位移监测结果表明,目前变形以水平位移为主,沉降较小。22个监测点中,14个监测点累计水平位移超过20 mm,17个监测点日平均水平位移速率大于0.2 mm/d。累计水平位移至已超过规范警戒值,及时实施坡顶应急搬迁及坡脚停止施工的措施、坡顶建筑物拆迁后,位移速率呈明显降低趋势。(2)有限元分析表明,原支护桩基埋置深度较浅,未进入卵石层,桩锚固段过短,且锚杆没有穿过滑裂面,无法提供锚固力,支护桩产生了倾倒式变形,这与位移监测以水平变形为主是吻合的。(3)基于强腰固脚的理念,提出了坡体上部减载,中部锚固,下部抗滑桩支挡的合理治理方案;(4)针对该超限边坡长期稳定监测,提出施工两年后监测到期,采取延长监测、减少次数、重点监控的建议。     

郑西客运专线湿陷性黄土区试验路堤的沉降观测与预测研究

郑西客运专线路堤工后容许沉降量为15 mm,湿陷性黄土区路堤地基处理的沉降控制是关键性技术难题,为此,选择湿陷性黄土代表性地段进行了不同地基处理措施路堤工程沉降观测试验研究。研究结果表明,路堤本体的压缩沉降量只有3 mm,并在路堤竣工后的15 d内趋于稳定,路堤沉降主要由地基沉降控制,而地基沉降则决定于3种不同地基处理措施层以下土层的沉降量大小。在沉降量大小、地基处理和浸水效果方面,22 m深湿陷性土层全部处理的柱锤冲扩桩区段最好,15 m深湿陷性土层的挤密桩区段较好,6 m深湿陷性土层的强夯区段最差,而且采取合理的防排水措施防止坡脚附近积水浸泡非常必要。采用双曲线法、三点法和Asaoka法预测结果的平均值作为路堤的最终沉降量,柱锤冲扩桩区段、挤密桩区段的路堤分别需要恒载预压5个月、8个月便可卸除荷载铺设无碴轨道,强夯区段路堤的预压荷载可能需要持续很长的时间。     

基于倾斜软弱地基的填方工程特性分析

基于有限元方法,以水平软弱地基为参考,对比分析了倾斜软弱地基上路堤分阶段填筑过程中的水平位移、竖向沉降、稳定性等参量的变化规律。分析表明：当地基倾斜时,水平位移沿倾斜面向下发展,并在下坡脚处取得最大值,这明显不同于地基水平情况下水平位移基本按中心轴对称分布的规律。倾斜软弱地基的破坏模式为沿地基倾斜方向向下滑裂破坏,其稳定性明显低于水平软弱地基。计算还表明,抗滑桩使地基体内水平位移增量大大减小,抗滑桩后方的水平位移增量急剧降低。抗滑桩约束了倾斜地基体内水平位移的发展,阻碍了路堤沿地基倾斜方向向下滑裂破坏的趋势,提高了路堤的稳定性,是一种加固倾斜软弱地基的有效方法。     

Centrifuge study on behavior of rigid pile composite foundation under embankment in soft soil

The rigid pile composite foundation is widely used in highway projects in soft soil area as it can effectively increase the bearing capacity and stability of the foundation. While the research on the behavior and failure mode of rigid pile composite foundation under embankment is not enough, instability failure of rigid pile composite foundation often occurs in practical projects. This paper presents a centrifuge model test to investigate the load transfer mechanism, settlement characteristic and failure mode of rigid pile composite foundation under embankment. The test results show that: the soil displacement of different region in rigid pile composite foundation was different, obvious vertical displacement occurred in the soil under the center of embankment and the horizontal displacement was very small in this region; both vertical and horizontal displacement occurred in the soil under the shoulder of embankment; and obvious horizontal displacement occurred in the soil under the slope toe of embankment; moreover, ground heave also occurred near the slope toe of embankment. The soil displacement in rigid pile composite foundation had a large influence on the stress characteristic and failure mode of rigid piles, the compressive failure and bending failure would probably occur for the piles under the center and shoulder of the embankment, respectively, and the tension-bending failure would probably occur for the piles under the slope toe of embankment. The different failure modes of piles at different regions should be considered in the design of rigid pile composite foundation under embankment. The test results can be used to improve the design method for rigid pile composite foundation under embankment in practical projects.

     

河流冲刷对堤岸渗流和变形的影响研究

通过理论分析和有限元技术,建立了综合考虑河流冲刷力、渗透力、自重应力耦合力系下的堤岸（水上、水下）与河床的整体分析模型,直接分析河流冲刷作用对堤岸渗流和变形的影响,并结合强度折减有限元法分析河流冲刷对堤岸边坡整体稳定性的影响。结果表明,渗透流速的最大值出现在堤脚,冲刷作用使堤岸的渗透流速有所提高,并使堤岸坡脚沿外江方向的水平位移明显增加,愈靠近坡脚,外江方向水平位移增加的幅度愈大,在不同水位下堤脚都是最易受到渗流和冲刷影响的地方;河流冲刷进一步加大了堤岸和河床塑性区范围,堤岸的安全系数降低;河流冲刷对堤岸渗流和变形产生的影响随着河水位的上升而加剧,河水位越高,冲刷作用使堤岸稳定性降低的幅度越大。     

土工格栅路堤加筋效果的影响因素分析

土工格栅作为一种新型的土工合成材料,由于具有高强度、低延伸率等特点而被选作主要的路堤加筋材料,在路堤中适当位置加入土工格栅能有效地减少路堤的沉降和侧向变形。本文采用通用非线性有限元程序ABAQUS分析了加筋前后的路堤底部的竖向位移、堤址点垂线下地基深度的水平位移和地表的水平位移,计算中采用D rucker-Prager模型和C lay p las-tic ity模型模拟土体的非线性,土工格栅采用一维杆单元来模拟。通过对加筋层数、筋材模量、软基模量、填土高度和软土层厚度等影响加筋效果的因素进行对比分析,从计算结果分析可知,路堤加筋虽然对软土地基的竖向位移影响不大,但加筋能有效抑制侧向位移的发展,这样增大了路堤边坡的稳定性,分析结果与大多数实际工程的实测资料相吻合。     

软基地段斜坡高填路堤施工数值模拟

基于地质目标计算机辅助设计软件GOCAD,建立了郴宁高速公路某软土地基斜坡高填路堤的FLAC3D模型,并应用FLAC3D软件对该路堤的分层填筑作数值模拟,分析了路堤在填筑体重力作用下的变形规律及其稳定性.得出如下结论:地形地貌对路堤位移影响较大;随着路堤填筑高度的增加,路堤沉降逐渐增大,最大沉降约位于填筑体内部填筑高度...     

基于SLFT的边坡强度折减法失稳判据

强度折减法在评价边坡稳定性时不需要假设和搜索临界滑裂面,相对于其它方法具有一定优势,但失稳判据尚无明 确标准。滑移线场理论（SLFT） 可以计算得到的极限状态下的边坡坡面曲线（简称极限坡面曲线）,已有研究表明极限坡 面曲线与边坡坡面的相对位置关系可以判断边坡稳定性。基于该结论提出一种边坡强度折减法失稳判据：不同折减系数计 算得到不同的强度参数,因此滑移线场理论计算得到的极限坡面曲线将发生变化,当极限坡面曲线与边坡坡面在坡底相离 时,判断边坡为稳定状态;当极限坡面曲线与边坡坡面相交于坡脚时,判断边坡为极限平衡状态;当极限坡面曲线与边坡 坡面相交时,判断边坡为失稳状态。对标准边坡考题的计算结果表明：提出的失稳判据收敛性较好,安全系数计算结果与 标准答案和已有失稳判据分析结论相差较小;传统失稳判据收敛指标的确定没有明确标准,当位移突变曲线光滑时很难找 到突变点,很难准确计算对应的安全系数,更重要的是传统失稳判据判断边坡极限状态受到人为主观因素的影响,而提出 的失稳判据可以实现失稳判据的客观标准化;确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与标准答案基本一致,提出的 失稳判据适用于强度折减法。     

基于SLFT的边坡强度折减法失稳判据

强度折减法在评价边坡稳定性时不需要假设和搜索临界滑裂面，相对于其它方法具有一定优势，但失稳判据尚无明 确标准。滑移线场理论（SLFT） 可以计算得到的极限状态下的边坡坡面曲线（简称极限坡面曲线），已有研究表明极限坡 面曲线与边坡坡面的相对位置关系可以判断边坡稳定性。基于该结论提出一种边坡强度折减法失稳判据：不同折减系数计 算得到不同的强度参数，因此滑移线场理论计算得到的极限坡面曲线将发生变化，当极限坡面曲线与边坡坡面在坡底相离 时，判断边坡为稳定状态；当极限坡面曲线与边坡坡面相交于坡脚时，判断边坡为极限平衡状态；当极限坡面曲线与边坡 坡面相交时，判断边坡为失稳状态。对标准边坡考题的计算结果表明：提出的失稳判据收敛性较好，安全系数计算结果与 标准答案和已有失稳判据分析结论相差较小；传统失稳判据收敛指标的确定没有明确标准，当位移突变曲线光滑时很难找 到突变点，很难准确计算对应的安全系数，更重要的是传统失稳判据判断边坡极限状态受到人为主观因素的影响，而提出 的失稳判据可以实现失稳判据的客观标准化；确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与标准答案基本一致，提出的 失稳判据适用于强度折减法。     

路基体内最大侧向位移的位置

路基体内最大侧向位移位置的准确确定,对于合理布置测斜仪、准确把握路基变形特征具有重要意义。基于非线性有限元方法,对路堤各施工阶段路基体内的最大侧向位移的位置进行了考察,对比分析表明:在各施工阶段路基体内最大侧向位移的位置并不是固定不变的,其随着填筑和固结阶段的不同而发生变化。最大侧向位移的位置一般位于坡趾处竖向断面与坡中竖向断面之间的范围附近,故建议把测斜仪布置在该范围内(为了施工方便,可布置在坡中竖向断面或坡趾竖向断面处)。分析表明,工程中通常采用的利用测斜仪来量测路基深部侧向位移发展情况的技术存在一定的弊端。故需发展更精密的仪器来考察路基侧向位移的基本特性。