山区机场高填方地基工后沉降变形简化算法

我国西部山区机场建设的迅猛发展导致高填方地基日益增多。填方体量大、高度高,且存在软弱原地基是此类填方地基的主要特点,这也增加了预测其工后沉降变形的难度。针对山区机场高填方地基的构成特点,将其工后沉降变形的计算分为软弱原地基和上部粗粒填料填方体两部分进行考虑。在分析比较已有简化算法的基础上,对软弱原地基的沉降变形提出了可以考虑施工加载过程的简化计算方法,并应用此法对实际工程进行了计算,所得结果与现场实测值吻合相对较好;通过对室内试验数据进行分析,发现双曲线模型亦能较好的预测粗粒料的蠕变变形,进而在此基础上提出了计算粗粒料填方体长期蠕变变形的简化算法。     

山区高填方地基蠕变沉降特性及简化计算方法探讨

如何准确计算高填方地基的沉降变形,特别是工后沉降变形已成为目前日益增多的山区高填方工程中亟待解决的问题,但目前有关工后沉降的计算模型及计算分析方法还有待完善。在前人研究的基础上,首先对使用较为广泛的双曲线模型的特点、应用范围以及参数取值等进行了探讨,特别是初步分析了室内试验蠕变变形比现场完成较快的原因,进而在原有模型的基础上针对大面积填方问题提出了一个考虑蠕变过程中荷载变化的计算方法,并通过计算对比展示了其合理可行性。同时,通过分析室内试验成果,发现碎石料在干湿循环作用下发生的变形与循环次数关系明显,在此基础上提出了能考虑当地降雨情况的蠕变变形与干湿循环变形的耦合计算方法。最后应用所提方法对一实际工程进行了工后沉降预测。     

西北地区高填方地基沉降的预测模型研究及分析

沉降变形一直都是困扰填方工程的关键问题,原始地基中存在的湿陷性黄土与粉质黏土会导致沉降增大以及不均匀沉降等现象的发生.因此,做好工程的沉降监测和工后预测,对于保障高填方地基的稳定性至关重要.笔者以西北某机场迁建工程中高填方沉降监测数据作为依据,分别应用双曲线、对数和指数拟合曲线对填方地基的沉降进行预测、分析与对比,总结...     

强夯法控制高填方变形的离心模型试验

文章通过四个模型的离心模拟试验,对某机场强夯加固后的高填方地基土的变形沉降问题进行了模拟研究,并结合现场试验对该机场高填方地基强夯处理效果进行了综合评价。试验结果表明,由于填方土高度过大,未经强夯法处理的高填方地基的最终沉降量满足不了工程设计要求;而经过强夯处理的地基,填方土体瞬时沉降和固结沉降在施工后都能迅速完成,变形和沉降可得到控制,这说明强夯法可用于控制丘陵山区高填方地基的不均匀沉降。     

高填方地基粘弹性参数反演及工后沉降分布规律预测

云南巧家高填方工程场地地形崎岖,高差悬殊,存在工后沉降量大以及不均匀沉降等问题,而传统沉降预测方法因忽略参数差异性问题不能准确预测高填方场地工后沉降。基于云南巧家高填方工程30组实测沉降数据,采用粘弹性模型、指数模型和双曲线模型三种方式进行工后沉降预测,结果显示粘弹性模型对于高填方沉降预测精度明显优于其他两种模型。基于粘弹性模型预测了云南巧家高填方工程工后沉降分布规律,探明了最大沉降速率和最终沉降的分布区域,为后续开展工程措施提供了合理的科学依据。通过粘弹性本构模型参数反演发现云南巧家高填方工程回填材料的压缩模量和粘滞系数均呈现显著的空间差异性,若不考虑参数空间差异性将会导致预测结果产生显著的误差。基于此提出了高填方场地考虑参数变异性的分区计算方法,该方法不仅能够减少整个高填方场地计算参数,并且能够有效提升预测结果精度,从而满足工程需求。     

黄土梁峁区高填方地基变形规律研究

随着城镇化步伐加快,陕北黄土高原梁峁区三四线城市出现越来越多的高填方工程,陕北大孔隙黄土与特殊地形地貌共同作用下引起建筑物地基发生严重不均匀沉降,导致上部结构开裂甚至失稳垮塌,危及人身与财产安全。为了全面分析梁峁区高填方地基变形规律,课题组在陕北黄土高原某梁峁区填方场地选取了西北地区最大的试验场(直径超过90m),通过原位监测对高填方地基地应力、含水率以及地基沉降进行了研究,分析了黄土填方地基含水率随季节变化规律及其影响深度,并发现黄土高填方地基中存在土拱现象,总结出沉降与填方高度的关系。利用三维数值模拟反演分析推测出高填方地基的最终沉降量,对上部结构作用下地基变形规律进行了预测,为类似黄土地区高填方工程设计及其变形计算提供参考。     

黄土高填方地基沉降规律及排气条件影响研究

为了探知黄土高填方地基的沉降规律及影响因素,对某黄土高填方原地基沉降、孔隙水压力以及填筑体内部分层沉降的长期监测结果进行了对比分析。分析结果显示:饱和黄土原地基的沉降与孔隙水压力基本同步趋于稳定,未发生明显的蠕变变形,沉降主要是上覆填土荷载作用下的瞬时沉降和固结沉降;排气条件是影响非饱和填筑体沉降发展的关键因素,排气条件较好土层的工后初期沉降量甚至是排气条件较差土层沉降量的2倍以上,离心模型试验揭示的沉降发展规律同实测规律之间存在差异的主要原因之一就是排气条件不同。适当减缓施工速度以及合理布设排气通道有利于缩短工后沉降稳定时间,为工后建设赢取宝贵时间。     

高填石路堤蠕变本构模型及其参数反演分析与应用

结合高填石路堤工后沉降变形机理与工程特点，基于工程实测数据，提出了高填石路堤工后沉降蠕变变形的双曲线型三参数本构模型，并引进遗传算法与有限元分析理论，建立了该模型参数的反演分析方法。在此基础上，利用蠕变有限元分析手段，深入探讨了高填石路堤工后沉降的分析计算方法，并开发了相应的分析计算软件。结合某高填石路堤工程实践，探讨了高填石路堤双曲线三参数蠕变本构模型和高填石路堤工后沉降计算的应用方法。工程实例分析表明，提出的本构模型及其工后沉降计算方法简单，可以满足工程要求，初步建立了一种新的高填石路堤工后沉降计算方法。     

基于一维固结试验的压实黄土蠕变模型EI北大核心CSCD

运用高压固结仪对压实黄土进行了长期蠕变试验,试验结果发现,压实黄土有很明显的蠕变变形,蠕变变形占总变形的6%-23%。试样含水率越高,压实度越小,蠕变占总变形的比例也越大,随着应力水平的提高,蠕变占总变形的比例减小。提出了适合描述压实黄土变形规律的非线性经验蠕变模型,结合分层总和法,对此模型进行了验证,并运用此模型,研究了不同含水率、不同压实度下黄土高填方工后沉降的变化规律,发现工后沉降与填料压实度和含水率之间符合对数关系。若以工后沉降速率v〈0.1 mm/d为工后沉降稳定标准,则高填方沉降在工后200-650 d稳定,且压实度越高,含水率越低,沉降稳定需要的时间越长。     

基于一维固结试验的压实黄土蠕变模型

运用高压固结仪对压实黄土进行了长期蠕变试验,试验结果发现,压实黄土有很明显的蠕变变形,蠕变变形占总变形的6%～23%。试样含水率越高,压实度越小,蠕变占总变形的比例也越大,随着应力水平的提高,蠕变占总变形的比例减小。提出了适合描述压实黄土变形规律的非线性经验蠕变模型,结合分层总和法,对此模型进行了验证,并运用此模型,研究了不同含水率、不同压实度下黄土高填方工后沉降的变化规律,发现工后沉降与填料压实度和含水率之间符合对数关系。若以工后沉降速率v < 0.1 mm/d为工后沉降稳定标准,则高填方沉降在工后200～650 d稳定,且压实度越高,含水率越低,沉降稳定需要的时间越长。     

A creep model for compacted loess based on 1D oedometer testEI北大核心CSCD

A series of long-term 1D oedometer test on compacted loess has been conducted using a high pressure consolidometer. It is found that the compacted loess has remarkable creep deformation and the proportion of the creep deformation in total deformation can come up to 6%-23%. The creep deformation proportion goes higher as the water content of the sample increases and the compaction degree reduces. And the creep deformation proportion decreases with the increase of stress level. A nonlinear creep model, which can well describe the rules of post-construction settlement of compacted loess, is proposed. The validity of model is verified by comparing the results from proposed model with those from the layer-wise summation method. The proposed model is employed to examine the variation law of the post-construction settlement under the conditions of the different water contents and compaction degrees. It is found that there exist logarithmic relationships between the post-construction settlement and the compaction degree/water contents. Supposing the velocity of the post-construction settlement v<0.1 mm/d is the stabilized standard, the high embankment settlement trends to be stable in 200 to 650 days after construction. The higher the compaction degree is, the lower the water content is, the longer the time up to stable required is.     

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.     

基于流变和固结理论的非饱和红层路堤沉降机制研究

路堤本体的沉降问题一直是公路和铁路路基研究解决的主要问题。路堤本体主要是非饱和土,其变形由3 部分组成,即瞬时压密产生的变形、主固结产生的变形和次固结产生的变形,但主固结和次固结并不是两个完全独立的过程,它们是相互影响的,即路堤本体的变形是非饱和固结-蠕变耦合的结果。以单轴压缩红层蠕变试验为基础,提出了非饱和单变量理论、路堤沉降计算理论;同时采用离心试验和数值模拟方法,对各种压实系数的路堤本体的沉降与填筑高度关系以及工后沉降与时间的关系进行了研究,并对工后最终沉降进行了预测,结果表明,模拟结果与离心试验数据预测的结果相符,说明该理论是正确的?     

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。     

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。     

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。