高速铁路软土地基处理方法对比试验

为探索高速铁路较薄软土地基的加固处理方法,在中国江苏省某铁路试验段进行了针对淤泥质黏土厚度为2～5 m的软土地基现场填筑试验,包括袋装砂井加爆炸、塑料排水板加等载预压、两种间距粉喷桩及砂垫层处理共5个区段。通过为期14个月的原位测试,得到较薄软土地基的沉降变形特性;并通过加固方案效果对比,研究了工后沉降控制效果和工程经济性,其成果对高速铁路软土地基加固处理方案、设计参数的选有一定的参考价值。     

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）。     

离心模型试验模拟塑料排水板处理软土地基的方法和应用

采用大型土工离心机对某工程近海软土地基上堤坝施工期及运行期进行了模拟。试验中采用停机加载法模拟分级施工加载过程, 原型中采用塑料排水板固结法处理软土地基, 模型中则根据固结过程相似的原理, 换算成等效圆截面排水体, 在模型制作中采用等效透水滤芯进行模拟。根据激光位移传感器和孔隙水压力传感器数据可以得出相应原型软土地基的沉降特性和孔隙水压力变化情况。根据试验得到的沉降曲线, 采用"经验双曲线法"推算出了地基最终沉降, 然后得出按沉降推算的分层地基平均固结度随时间的变化。对比试验模拟得到的软土地基固结度和理论计算结果, 二者基本接近, 表明塑料排水板模拟方法用于离心模型试验是可行的。      

侧向约束下柔性桩复合地基沉降特性

侧向约束技术在地基处理工程中能有效地减小地基沉降。本文结合铁路工程与软土工程特性,采用模型试验与数值模拟的方法,研究了侧向约束(桩)对柔性桩(夯实水泥土桩)复合地基沉降的影响,分析了柔性桩和土体沉降变化随荷载水平的变化规律,探讨了侧向约束条件下土体模量、桩间距等因素对地基沉降的影响。研究结果表明:在柔性桩复合地基中设置侧向约束桩,当土体压缩模量较小时,采用2d(d为桩径)或3d桩距皆能较好地降低桩的沉降量;随着土体压缩模量的增大,桩距采用3d时减沉作用降低、2d时减沉效果增强、4d时减沉作用不明显;桩间土体沉降量在桩距为2d及3d时,减沉作用呈现先减小后增大的特点,4d时其沉降量减小比值为4%~5%。因此,合理设置侧向约束桩才能有效限制软土侧向挤出,以达到减少复合地基沉降的目的。     

真空预压法加固吹填土的沉降试验研究

大面积吹填软土过程中,排水固结方法处理软土地基的效果最好。但当吹填土为初始含水率大于120％软黏性土时,固结效果不良。为了优选吹填土固结方案,提高固结效率,室内模型试验设置4个模型箱,将2组排水板和2种排水板间距组合,进行正交试验。采用双曲线模型、指数模型、以及修正指数模型对沉降量进行预测。比较后得到4种试验方案中采用国产B型排水板、间距40cm时的吹填土表面沉降量最大,其沉降量采用修正指数模型拟合效果最好,预计吹填土在此排水状态下达到固结度90%耗费的时间最短,为预测吹填土工后沉降量提供参考。     

软土地基中明挖管道基础沉降分析

地下管道工程对管道基础沉降的控制要求严格,特别对于滨海软土地区尤为重要.地下管道施工时对管道的软土地基采取了特殊的处理.为了研究施工方法的可行性,针对堆土预固结、边坡开挖、管道埋设及回填土等主要工况进行了数值模拟,重点对堆土预固结超孔压水消散过程、沉降固结阶段及施工完成后管道沉降和地表沉降进行分析研究.计算结果表明,在...     

土工格栅在治理软土路基沉降问题中的研究

对土工格栅在治理某高速公路软土地基的沉降问题进行了研究,介绍了加固软土路基的处理方法和治理机理,并采用有限元分析方法,对处理后的路基沉降进行了计算,所得结果与实测沉降值偏差较小,证明本研究采用的计算理论和结构模型以及编写的程序是正确的。     

基于沉降控制的软土路基粉喷桩加固设计方法探讨

结合典型的工程地质特点及工程实例,论述了粉喷桩处理软土路基沉降的计算方法,提出在进行沉降分析和沉降控制的基础上,对软土路基处理的设计方案进行分析和选择,特别是探讨了桩长和桩间距的选择等问题,对不同设计方案在沉降控制等方面进行分析和比较,得到了一些对工程实际十分有益的结论,对于用粉喷桩处理桥头路基防治跳车等问题有直接的指导意义。     

粉喷桩在加固高速公路软土地基处理中的应用

通过实际工程关于软土地基沉降及承载力计算的分析,对粉喷桩处理软土地基的沉降计算结果与实际的沉降进行对比,提出了沉降计算折减系数和工程具体应用的计算方法.     

大面积堆载作用下滨海吹填软土地基变形特性研究

通过在大面积堆载场地设置地表沉降监测仪器,进行历时3年的现场监测,对大面积堆载作用下滨海吹填软土地基的沉降变形特性进行了分析研究,揭示了大面积堆载作用下软土地基变形特性不同于常规荷载作用下软土地基变形特性的规律,总结了大面积堆载条件下软土地基变形沉降的规律,利用数值计算方法模拟了地基沉降变形规律,分析了地基破坏模式,数值计算结果与现场监测结果有着较好的一致性,在400 kPa堆载力的作用下,最大沉降值约为1.6m。     

基于粉喷桩复合地基沉降计算的探讨

在对粉喷桩复合地基现有的沉降计算理论分析的基础上,结合粉喷桩的荷载传递规律,提出符合工程实际的沉降计算方法。     

岩石Biot系数对地层沉降量影响规律研究

石油、天然气及地热等资源开采会引起地面沉降, 现今进行地面沉降计算时往往忽略Biot系数对压缩值和沉降量的影响, 通常默认Biot系数值等于1。故理论计算沉降量与实际产生的结果间存在一定的误差。这可能对工程成本投入, 工程设计等产生一定的影响。因此, 为了研究Biot系数对沉降量的影响, 更为准确的计算地层真实沉降量, 本文通过声波测试及室内岩石三轴压缩两种方法对岩石Biot系数进行测定, 声波测试试验通过测得纵波和横波波速计算Biot系数为0.528, 通过三轴排水试验和限制压力与水压等量增长试验分别获得了试验计算出Biot系数为0.665。最终通过FLAC3D软件计算Biot系数为1及Biot系数为试验实测值的地层沉降量, 研究岩石Biot系数对地层沉降量的影响, 研究发现沉降量随着Biot系数的增大而增大。     

软土地基海堤沉降的有限元模拟

围涂工程的海堤直接坐落在软土地基上,致使地基土受到挤淤、排水固结,产生了较大的沉降量。当前计算海堤沉降基本上按照规范规定以分层沉降总和法为主,辅以软土修正系数,对工后沉降要求结合固结计算和类似工程经验等综合分析确定,对不同的设计人员往往会产生较大的计算误差。如何准确判断海积软土在海堤荷载作用下的沉降变形往往是堤防建造和围海造地等重大工程中的关键环节。为研究海积软土的变形特性,在室内试验和实测沉降的基础上,采用plaxis有限元软件对实际的工程项目全过程施工的模拟,认为采用粘性土弹塑性模型对堤坝沉降变形进行平面应变情况的模拟,沉降模拟跟实测比较接近,并能很好地模拟工后沉降,能解决由经验判断产生的较大误差。     

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。     

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。     

盾构隧道局部长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响分析

研究表明,盾构隧道长期渗水会造成地表及隧道严重沉降。针对盾构隧道局部渗流难以模拟的现状,首先提出了一种既符合盾构隧道刚度要求又能实现局部接头渗水的计算方法;在稳定渗流状态对应的相同渗流量的前提下,对比分析了管片在不同接头渗水条件下隧道周围土体孔压分布、地表和隧道沉降以及隧道变形规律。分析结果表明,盾构隧道渗水接头的位置不同,孔压分布、地表和隧道沉降以及隧道的变形均有明显差异;接头位置越靠近隧道底部,渗水导致的孔压减小越显著,造成的地表及隧道沉降越显著。接头渗水不但会使隧道发生横向椭圆化变形,还会引起隧道左右两侧受力不平衡,从而造成隧道水平侧移。通过对比表明,采用接头渗水和传统的衬砌均质渗水得到的孔压分布、沉降及隧道变形规律均有显著不同;不考虑隧道局部渗水特点会对隧道结构长期性态的认识产生偏差。     

冲填土固结特性与变形沉降规律研究

应用室内模型试验的方法对上海地区冲填土的固结特性进行了研究,冲填土从水力吹填开始到固结完成,经历了三个阶段,即沉积阶段、土体颗粒接触阶段与土体固结阶段; 固结时有效应力的增长分为快速增长和缓慢增长两个时期,土体固结沉降主要发生在固结前期,沉降量与有效应力呈正比关系; 排水及荷载条件对冲填土的固结特性与强度有较大影响。本文通过双面排水自重固结、单面排水加载固结及单面排水自重固结三组对照试验,揭示了冲结、变形与沉降量之间的关系,为冲填土地区地面沉降的预测和地基变形的计算提供了有价值的参考。     

群桩沉降简化计算方法

将均质土和成层土中的单桩桩顶沉降分成桩端力引起的沉降、桩身压缩和桩侧阻力引起的沉降3部分分别计算,获得单桩沉降后,运用等代墩法可获得群桩的平均沉降。单桩沉降计算方法可考虑桩端力与桩端位移的非线性关系和桩侧阻力引起沉降的非线性特性,同时计算方法可考虑桩身压缩对桩顶沉降的贡献。算例分析表明,计算值与实测值和其他方法的计算值有较好的一致性,验证了该方法的合理性。     

Semi-analytical solutions to one-dimensional consolidation for unsaturated soils with symmetric semi-permeable drainage boundary

This paper presents semi-analytical solutions to Fredlund and Hasan’s one-dimensional consolidation for unsaturated soils under symmetric semi-permeable drainage boundary conditions. Two variables are introduced to transform two coupled governing equations of pore-air and pore-water pressures into an equivalent set of partial differential equations, which are easily solved by the Laplace transform. Then, the pore-air and pore-water pressures, and soil settlement are obtained in the Laplace domain. Crump’s method is adopted to perform the inverse Laplace transform in order to obtain semi-analytical solutions in time domain. It is shown that the present solution is more applicable to various types of drainage boundary conditions, and in a good agreement with existing solutions from the literature. Furthermore, several numerical examples are provided to investigate the consolidation behavior of an unsaturated single-layer soil with traditional drainage boundary (single or double), and single-sided and double-sided semi-permeable drainage boundaries. Finally, it illustrates the changes in pore-air and pore-water pressures and soil settlement with time at different values of symmetric semi-permeable drainage boundary conditions parameters. In addition, parametric studies are conducted by the variations of pore-air and pore-water pressures at different ratios of air-water permeability coefficient and the depth.     

高能量冲击作用下淤泥孔压特征规律试验研究

以往动力排水固结室内试验,通常冲击能量不够,很难激发软土某些工程响应,对应加固机制难以发现。通过可提供高冲击能的多向高能高速电磁力冲击智能控制试验系统,针对淤泥类超软土进行静动力排水固结模型试验,获得了淤泥孔压等响应特征：夯击瞬间（6 ms）上部孔压增长及下降时间非常短,且其重复性好;初始两遍夯击结束后中部孔压变化呈双峰型,其时间间隔随着夯击遍数增加而逐渐变大,最后不复存在;每遍夯击瞬时中部土压均出现急剧增长与快速减小,增长幅度随夯击遍数增加呈减小趋势,但每遍夯完后数天内土压值均大于夯前值;每遍夯击孔压消散后最终值都小于初始孔压,说明在一定的排水条件下,淤泥这类超软土地基确实可夯击;夯击后残余应力作用机制存在,且其对沉降起主要作用,而一定静力荷载的这种机制不明显;排水板插设扰动效应不可忽视,但该扰动效应随软土埋深增大而减少。