天然软土地基路堤临界高度一种计算方法研究

考虑地表硬壳层应力扩散作用、硬壳层的抗剪强度、中间主应力 对地基承载力的影响,从实际情况下土的静止侧压力系数出发,依据极坐标表示的弗拉曼公式和统一强度理论,推导出天然软土地基临塑与临界荷载公式,提出天然软土地基上路堤临界高度的一种计算方法。结合算例,探讨了软土层和硬壳层静止侧压力系数 、中间主剪应力系数 取不同值对路堤临界高度 的影响。结果表明： 与 的改变对路堤临界高度 影响很大,新的理论公式更能反应软土地基承载力的实质,对覆有硬壳层的软土地基上路堤的修筑具有一定的指导意义。     

软土地基上路堤填筑的破坏性状分析

在软土地区建设高速公路、铁路等的填筑路堤越来越多,由于软土的不排水抗剪强度较低,软土地区路堤的填筑十分困难,而软土地基的渗透性很低,通常认为路堤的填筑是在不排水条件下进行。经典的设计方法是基于极限平衡法,无法考虑变形等因素,因此,能综合考虑稳定及变形等因素的有限元方法成为分析此类问题的一种有效手段。依据连云港铁路路堤在软土地基上的填筑试验资料,采用大变形有限元方法及Mohr-Coulomb模型,采用现场试验得到的土体强度值,对平面应变条件下路堤填筑的破坏性状及极限填筑高度等进行了分析,并对比了有限元分析结果及现场试验结果,结果表明,采用大变形有限元方法能够较准确的得到填筑路堤的极限高度,并有效地分析填筑路堤的破坏性状。     

复合地基加固路堤的稳定性分析

通过对复合地基加固路堤稳定性的极限平衡法和有限单元法的计算结果进行对比分析,揭示出当路堤的稳定性由复合地基决定时,极限平衡法和有限单元法的计算结果存在较大差异。应用岩土有限元软件Plaxis中的强度折减法可得到合理的路堤稳定性分析结果。对复合地基中桩体破坏模式的分析认为,桩体发生非剪断破坏之外的弯曲、转动、拉伸等破坏模式是极限平衡法与有限单元法计算结果产生差异的根本原因。由此进一步指出,当处理存在土与结构物相互作用的边坡稳定问题时,极限平衡法的分析结果可能会高估了边坡的稳定性,应慎重判别其合理性。     

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。     

在软土地基上有反压护道路堤及堤坝的稳定计算

用反压护道对软土路基进行处理,是保证路堤及堤坝稳定常用的工程措施之一。而目前较常使用的极限平衡法在对有反压护道的路堤及堤坝稳定性进行分析计算时,其结果及搜索到的滑动面位置和形状与实际差别较大。通过强度折减分析了不同工况下有反压护道的路堤的稳定性,并与极限平衡法进行了对比,结果表明,强度折减法的分析结果更接近工程实际情况。利用早期得出的复杂荷载作用下路堤的填土极限高度计算公式,实现用填土极限高度控制路堤的稳定性。最后,以工程实例验证了强度折减和填土极限高度判断有反压护道路堤稳定性是切实可行的。     

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。     

软基高桥台桩-土相互作用计算新方法研究

在软土地基桥台台后高路堤填土会引起下卧软土层产生水平塑流,对桥台桩基产生可观的侧压力。如何计算因软土塑性流动对桩产生的侧压力,是软土地基高桥台桩基设计中尚未解决的难点问题之一。通过分析对比研究,提出应用极限土压力法求解流塑区桥台桩基侧土压力,建立了可以考虑地基土成层特性、桩-土体系参数、侧压力沿深度任意变化的桥台-桩基系统分析力学模型,推导了求解桥台和桩基内力、位移值的新方法,该方法运算过程采用矩阵相乘,适于编程计算,比较一般理论方法和复杂的有限元法,其计算简单,需要的计算参数较少,实用价值更好。结合工程实例,采用MATLAB语言,编写了桥台桩基内力位移计算程序,验证了方法的准确性和可靠性,可供软土地基高桥台桩基设计计算时参考。     

软土地基中扩底抗拔中长桩的极限承载力分析

扩底抗拔桩的研究和应用以短桩居多,并且大都以砂土或软岩为持力层,对于软土地基中扩底抗拔桩的承载力研究较少。基于扩大头局部剪切滑移面假设的极限平衡法,推导出扩底抗拔中长桩在分层地基中极限承载力的简化计算公式;结合有关工程实例的原位试桩结果,对扩大头影响高度进行了确定,同时还探讨了所提出方法在超长桩中的适用性。研究结果表明,提出的简化分析方法能合理地揭示上海软土地区扩底抗拔中长桩的破坏机制,并获得承载力变化的一般规律。     

土工格室加筋土垫层路堤临界高度研究

土工格室能有效减少软土地基上路堤的变形,并增强其稳定性,但对于土工格室加筋土垫层路堤的临界高度还少有研究。采用极限平衡分析方法,假定地基在路堤荷载作用下呈圆弧滑动破坏模式,将格室及其内的填土视为复合体,考虑格室复合体的应力扩散作用和侧向限制作用,提出了路堤临界高度的计算模型,并将该模型值与建立的有限差分模型结果进行对比,然后讨论了格室高度、应力扩散角及格室复合体与地基接触面摩擦系数对路堤临界高度的影响规律。结果表明,理论分析和数值计算结果吻合较好;加筋路堤的临界高度明显大于未加筋路堤的临界高度,并且增加此3种影响因素的取值均能提高路堤的临界高度;同时增强格室的侧向限制作用比提高格室高度和应力扩散角更有利于路堤的稳定。     

基于小生境遗传算法软土地基上加筋路堤稳定性分析

在软土地基加筋路堤稳定性分析方法中,传统分析方法(如瑞典法和荷兰法)因对加筋材料的加筋作用估计不足,导致计算结果过于保守,与实际不符。本文在充分考虑加筋体的加筋作用下,提出了新的加筋路堤稳定性分析计算方法,并采用小生境遗传算法搜索临界滑动面和最小安全系数。算例计算结果表明,本文提出的加筋路堤稳定性分析方法与工程实际情况吻合较好,并且小生境遗传算法能有效地搜索到边坡所有的临界滑动面。     

土工格室加筋垫层路堤破坏模式和稳定性评价

采用土工格室加筋垫层提高软土地基上填方路堤的稳定性已得到认可,但其破坏模式和稳定性分析方法仍未取得共识。作者通过室内物理模拟试验,识别软土地基上无筋垫层路堤、土工格栅加筋垫层路堤和土工格室加筋垫层路堤的失效模式,并在此基础上探讨土工格室加筋垫层路堤的稳定性和临界填筑高度分析方法。研究结果表明:软土地基上无筋垫层路堤和土工格栅加筋垫层路堤发生穿过垫层的圆弧滑动破坏;土工格室加筋垫层路堤呈整体破坏模式,滑动面虽呈似圆弧状但未穿过加筋垫层,破裂面在软土地基中形成和发展,而且位置更深。在识别破坏模式的基础上,通过土工格室加筋垫层的工作机理分析,提出了软土地基上土工格室加筋垫层路堤稳定性和临界填筑高度分析方法。     

高液限土路堤填筑的双指标控制方法研究

对于高液限土（包括改良的高液限土）填筑的路堤只用单一的压实度指标控制常常易导致质量隐患。通过试验研究提出一个采用空气率Va和压实度Dc双指标控制高液限土路堤填筑质量的方法,并给出了具体的控制标准。当压实度控制指标Dc≥93%时,高液限黏土和粉土空气率控制标准为4%≤Va≤8%,含砂高液限黏土和粉土空气率控制标准为6%≤Va≤13%。通过系统的试验研究,验证了双指标质量控制的可行性和有效性。研究结果表明,采用空气率和压实度双指标控制,不仅可以保证高液限土填筑路堤的强度和刚度,而且具有较好的水稳定性,为进一步充分利用高液限土作为路堤填料提供了技术支持。     

青藏铁路冻土区遮挡式路基结构安全可靠性预测分析

冻土区路基的安全可靠性取决于路基地温场特征和路基面抗自然侵蚀特征。在路基基床上部修筑遮阳棚和在边坡上修筑遮阳板既可阻挡太阳对路基面和路基边坡的直接辐射,改变路基地温场形态,降低土层温度,又可防止降水渗入路基或降雪覆盖路面。这对防止冻土退化,提高冻土区铁路路基安全可靠性是一种非常有效而又简单易行的工程措施。本文以青藏铁路冻土区遮挡式路基结构路基表面温度数据和该地段气象资料为基础,运用带有相变的一维热传导方程模拟分析了青藏铁路长期运营过程中遮挡式路基结构对冻土区路基人为上限的抬升效果及对路基稳定性的影响,认为遮挡式路基结构是一种安全可靠的冻土区路基工程结构形式,同时也是未来铁路运营过程整治路基病害的一种有效工程措施。     

路堤荷载下具盖板的浆固碎石桩桩土应力比研究

桩土应力比是反映复合地基工作状态的重要参数,前人做了较多的理论工作,但理论解通常是在桩顶铺设砂垫层情况下推出的。在路堤荷载下浆固碎石桩复合地基一般在桩顶设置盖板,针对浆固碎石桩复合地基的特殊情况,进行了理论模型简化,并且运用极限平衡理论和弹性理论,推导了设置盖板的浆固碎石桩复合地基在路堤荷载下桩土应力比公式,并通过工程实测资料进行了验证,其结果可为浆固碎石桩复合地基的优化设计提供参考。     

高液限土路基的沉降变形规律

高液限土具有高天然含水率、高塑性、高孔隙比和低压实度的特点。明确高液限土路基的沉降变形规律成为其科学合理利用的关键。为此,在明确高液限土路用特性的基础上,铺筑了1条26.5 m高的高液限土高填方路基试验段,并进行了长期的沉降观测。结果表明,高液限土路基填筑期间的压缩变形量很大,填筑完成后自然沉降稳定期的固结变形量较小,路面铺筑后的工后沉降量很小,约为高度的2‰;高液限土路基的沉降量与其竖向填筑厚度基本成正比。采用简化的非饱和土固结理论对高液限土路基的沉降变形进行了模拟计算,计算结果与高液限土路基的实测沉降量基本一致,说明非饱和土固结理论可用于高液限土路基的沉降计算。高液限土路基沉降变形规律的成果说明其工后沉降不会过大,为其在公路工程中的推广应用提供了技术依据。     

加筋土堤表层壁体效果的评价

用水平加筋材料加固土堤时，常常在表层设置一列土袋用于施工中临时挡土及固定水平加筋材料，该到土袋形成一表层壁体，对土堤整体稳定有着很大作用，介绍了考虑表层壁体对加筋土堤的整体稳定作用的方法。该方法分为两个步骤来验算土堤的最小安全系数；其一是将表层一列土袋假想成一刚性壁体，该假想刚性壁体作为一薄壁挡墙作用于后面的补强土堤上；其二是对设有土袋的区域，稳定计算中考虑由于土袋张力引起的附加粘聚力c。并重点说明了该附加粘聚力c的产生机理并给出试验验证结果。     

土工织物补强软基的作用机理与整体稳定性分析

《规范》（GB50290-98）规定采用圆弧稳定性分析法计算加筋垫层路堤的抗深层滑动,所得到的最小稳定安全系数往往偏低,未能反映筋材所起的全部作用。经对土与土工织物相互作用的机理分析认为,对于具有中等拉伸强度和变形模量的织造土工织物,由于填土高度的增加使加筋垫层路堤与地基进入极限平衡状态的情况下,会表现出抗剪、抗拔和抗拉3种相互交叉的阻滑补强作用。通过3个现场足尺试验破坏堤段的比较,及对有1层土工织物加筋的试验堤段,按圆弧滑动法求出这3种阻滑机理下的最小抗滑稳定安全系数,说明了采用土工织物的阻滑补强作用效果;在具体工程中,会存在一种主要的阻滑作用机理。利用现场足尺破坏试验的实测资料提出,采用通过沉降最大值的堤基中心点的新的滑弧可使路堤的稳定分析计算更接近实际;在比较加1,2层和不加土工织物时,新滑弧比原滑弧求得的最小抗滑稳定安全系数有明显的增大。