路基沉降预测的三点修正指数曲线法

科学、合理地预测路基工后沉降量是高速铁路建设的关键环节。针对武广高速铁路路基沉降量级小、数据相对波动大的实测数据,探讨了指数曲线法对无砟轨道路基沉降预测的适用性,发现指数曲线法不能直接应用于量级小、数据相对波动较大的沉降预测。把三点法的基本思想引入指数曲线模型,对指数曲线法进行了改进,提出了路基沉降预测的三点修正指数曲线模型。结合武广高速铁路路基沉降观测数据,分析了三点修正指数曲线模型的特性。分析表明,在整个沉降曲线上选取3个关键点作为预测样本,很好地回避了数据波动带来的影响;沉降曲线上“拐点”以后的沉降规律更符合指数曲线模型,因此,应取沉降曲线上“拐点”以后的数据作为样本值,所取三点应能尽量反映沉降发展的趋势。三点修正指数曲线法预测结果稳定、相关系数高,具有一定的工程应用价值     

指数曲线与双曲线拟合在软基沉降预测中的对比分析

简要介绍路基沉降预测方法。根据厦深客运专线福建段第2标段D1K62＋780的沉降观测数据对该断面进行指数曲线和双曲线拟合,将实测数据与拟合数据对比分析,得出指数曲线在沉降预测中相对于双曲线更加准确的结论。此外,指数曲线和双曲线拟合法相对于其他的沉降预测方法都要简单,便于工程技术人员的运用。     

基于饱和曲线法的地基沉降全过程预测

针对S形沉降时程特征,提出了饱和曲线预测模型。首先,证明了该模型与S形沉降曲线的特点是相吻合的,包括有界性、单调递增性、存在反弯点,同时考察了模型中各参数改变对结果的影响; 其次,阐述了待定参数的获取方法和沉降预测步骤; 最后,通过多个工程实例对沉降预测模型的合理性进行了研究。算例表明,饱和曲线预测模型可以有效地用于加载全过程的沉降预测,具有适应性较广、精度较高、稳定性好的特点。与双曲线法、指数曲线法、星野法、生长曲线法相比而言,本文提出的沉降预测模型可靠性较高,具有一定的工程价值和应用前景。     

用曲线拟合的方法预测软土地基沉降

讨论了采用曲线拟合方法预测地基沉降的理论基础,分析比较了四种预测方法的基本原理及其特点。根据多个工程实测沉降资料,研究了这四种方法的适用条件以及优缺点,提出了应用曲线拟合方法预测实际工程地基沉降的具体技术思路和原则。     

沉降网变形分析计算的实用方法

本文从变形分析的一般原理出发，通过研究沉降监测网的图形矩阵特点，给出了变形分析计算的一般方法。所给公式意义明确，很便于在实际中具体应用。本文最后通过算例说明了整个计算过程。     

地铁双隧道施工引起地表沉降及变形的随机预测方法

地铁施工引起地表沉降及变形的预测和控制是一个有待于深入研究的重要课题。地铁区间隧道大多为近距离的双孔平行隧道,两隧道开挖引起的地表沉降及变形往往相互叠加,导致沉降及变形预测更加困难。以随机介质理论为基础,对预测公式进行了改进,实现了双孔平行隧道施工引起的地表沉降、水平位移、水平变形、倾斜、曲率预测,研发了城市隧道开挖引起的地表沉降及变形预测系统。对多处双孔平行隧道工程进行了理论预测与验证,实测沉降证明了理论方法与预测系统的科学性和有效性。     

软基沉降的经验曲线非线性回归分析预测方法研究

将经验曲线波形非线性回归分析应用于广肇高速公路的软基沉降量预测中,分别采用双曲线模型、指数曲线模型和星野法模型对同一段软基的沉降进行了预测,结果表明:①3种模型的短期沉降预测能力均较好,且以星野法模型与实际最贴近;②双曲线模型与星野法模型预测的最终沉降量相近,而指数曲线模型预测的最终沉降量偏小.     

修正双曲线法在路基沉降变形初期阶段的应用探讨

结合某高速公路A、B两段路堤完工后的前期沉降监测成果,并通过最终沉降变形预测结果之间的对比以及预测结果对监测成果的拟合对比,对修正双曲线法在沉降变形初期阶段中的应用问题进行了初步探讨。     

考虑三维变形的柔性和刚性基础沉降计算方法

传统的分层总和法不能考虑地基三维变形,计算基础沉降的误差非常大。为了减小分层总和法修正系数的范围,基于侧限压缩试验的e-p曲线,推导了能够考虑三维变形的柔性基础沉降算法。只要把传统算法的分层压缩量乘以一个修正系数,新算法就可以在分层总和法基础上考虑地基土的侧向变形。进一步地,通过调整基础底面的压力分布,推导了条形刚性基础沉降的近似算法。算例分析表明,考虑三维变形的沉降算法可以解决传统分层总和法在计算小尺寸基础时沉降过小的问题。计算表明,小尺寸刚性基础沉降计算结果比传统分层总和法大,大尺寸刚性基础沉降计算结果比传统分层总和法小,这可能是导致分层总和法修正系数范围过大的原因之一。应用文中方法有希望减小分层总和法的一部分误差。     

基于压缩曲线的非线性弹性地基上结构内力与沉降分析

地基过大沉降和不均匀沉降不仅对建筑物有较大危害,也是上部结构应力分布和变形的主要影响因素之一。工程上沉降计算采用的分层总和法,以压缩曲线（e-p曲线或e-lgp曲线）为输入,能较好体现土体变形的非线性,具有较高的精度,积累了大量的实践经验。提出一种弹性地基的数值计算方法,该方法基于压缩曲线,通过弹性理论推导获取切线弹模,采用非线性有限元方法进行计算。工程实践与具体算例表明,该方法在建筑物沉降计算上与分层总和法本质相同,但避免了繁琐的手算过程,计算结果全面丰富,更切合实际,对上部结构的应力变形分析也能较好地反应弹性地基的影响。基于压缩曲线的非线性弹性地基计算方法不需要复杂的土工试验,同时避免了简单的线弹性本构的缺点,具有一定的实用价值。     

高速铁路沉降控制复合桩基的性状试验研究

基于沉降控制设计理念,无砟轨道京沪高速铁路地基处理采用筏板+垫层+疏桩的方法,形成复合桩基以实现有效减少工后沉降和充分利用地基承载力的优化加固方案。为探索该新方法沉降控制机制,选用CFG桩开展了复合桩基现场试验研究,对复合桩基在高速铁路路基填筑、静置、预压卸载过程中的地基沉降变形、桩和桩间土土压力、筏板顶与底部压力进行了长期观测,分析了路基沉降变形、桩-土应力比和荷载分担比以及筏板的受力随填筑高度和固结时间的变化规律。研究表明：筏板＋垫层＋疏桩联合加固地基方案在初期充分发挥了桩间土承载作用,导致桩与桩间土产生差异沉降;随着垫层的调节作用,筏板可集中发挥桩体的承载能力及显著提高桩顶应力集中程度,地基土沉降主要发生在加固区范围内,从而揭示了复合桩基在路基荷载下的承载机制和变形特性。现场试验结果可为指导高速铁路CFG桩复合桩基设计参数的进一步优化提供试验依据。     

高速铁路穿透型CFG桩复合地基沉降计算修正系数分析

为掌握铁路工程CFG桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降计算修正系数变化特点,基于武汉－广州高速铁路24个路堤断面的地基沉降测试数据,结合地勘和设计参数,分析了地基沉降计算修正系数的变化规律及工后沉降的时间效应特征,结果表明,软弱土层浅薄的穿透型CFG桩复合地基具有优良的沉降控制效果,对应的地基沉降计算修正系数在0.63～0.17之间,较当量压缩模量相当的《铁路工程地基处理技术规范》推荐值偏低约1/3;地基沉降表现出显著的时间效应特征,地基工后沉降占最终沉降的比值有随时间逐渐降低的趋势;路堤填筑速率加快和地基布桩间距加大,对穿透型CFG桩复合地基工后沉降占最终沉降的比值有明显增大作用,地基沉降稳定所需的时间更长。     

最小一乘法在岩土地基沉降中的应用

最小一乘法是一个既古典又新颖的方法,随着最小一乘解的实现问题近年来有大的突破,一些最小二乘法所不具有的优良特性,如直观性、稳健性、零误差性、可预测性、广义性等逐渐显现。最小一乘逼近是最小绝对值误差极小化的逼近,也称为“极小极小”逼近,由于极小极小逼近的最佳结果一定是零,所以零误差原理是最小一乘法的基本原理。最小一乘解是通过“代表式”的数据处理方式来实现的,由于排除了大误差数据的干扰,使最小一乘法具有较好的稳健性。而代表数据可按不同的应用而选择并确定,使应用具有了广泛性。对于预测而言,将端点数据设定为零误差数据,使数据的权重不再相等,而是往端点方向倾斜,端点数据具有最大的权重,且建立在无误差的基点上,这使得预测理论与模式变得合理,使预测的准确性得到保证。文中通过3个工程实例,介绍了最小一乘法在探索岩石或软土地基在沉降过程中的应用,其结果与最小二乘法的进行了比较,通过分析后给出如下主要结论：（1）最小一乘法的数据处理稳定性较好,波动幅度较小,预测结果较准;（2）一般不会出现最小二乘法数据处理中的矛盾及不合理的现象;（3）虽然时间t→∞的极限下沉量具有不可验证性,但最小一乘法的预测是建立在无误差的基点上,比最小二乘法的预测建立在有误差的基点上合理,加上有较好的稳健性,其结果更具参考性。     

采空区上方高速铁路桥梁群桩基础模型试验研究

目前有关采空区桥梁群桩基础的受力机制和沉降特性的研究成果还十分匮乏。以合肥－福州高速铁路官山底特大桥采空区群桩基础为原型进行缩尺模型试验研究。根据相似理论计算出模型相似常数,试验确定相似材料后进行模型制作,通过多级荷载试验获取了桩的内力,桩间土的应力,桩、承台、土和采空巷道顶板的沉降3大类数据,得出了模型中桩和桩间土的荷载特性和基础沉降规律。研究表明：采空区对桩承载力的影响与荷载大小成反比关系;所有桩均未出现桩侧负摩阻力,穿过采空区的桩的侧摩阻力分布重心下移程度较正常地层桩明显;采空区群桩不均匀沉降存在临界荷载值,超过此值后,采空区顶板岩土层与基础下正常岩土层的差异沉降不再增加。基于试验结果和理论分析,建立了以现有规范为基础的采空区单桩承载力计算公式和采空区群桩沉降计算公式。     

地铁深基坑近接高铁降水耦合影响与协同控制

针对地铁深基坑降水对邻近高铁桥梁桩基变形与安全运营的影响,开展渗流-应力耦合作用下的桩-土相互作用机理研究,并提出有效的协同控制措施.通过现场预降水试验,监测不同降深条件下桥桩周边地下水位、地表沉降变化;运用Abaqus进行数值模拟,建立渗流-应力耦合模型,分析不同降水深度对桩基侧摩阻力、中性点位置的影响,并与现场实验数据对比总结变化规律.随着降水深度增加,渗流场扰动区逐渐扩展至桩基,并在桩基附近形成绕桩渗流的模式;桩基变形呈非线性增长,降深超过10 m后沉降变形与横向变形显著加大;桩身上部负摩阻力增大,中性点下移,桩底正摩阻力增强.地铁深基坑近接高铁降水时桥桩变形受降水深度影响较大,可采用多级降水、止水帷幕、实时水位监测与回灌等协同控制措施,控制桥桩变形,保障高铁运营安全.     

中老铁路桥梁桩基岩溶处理施工技术研究

依托中老铁路朋松楠松河特大桥岩溶桩基施工,综合工程安全、质量、工期、成本、环境等多方面因素,研究不同发育形态岩溶较适用的处理技术,对比分析抛填黏土片石筑壁法、钢护筒跟进法及两者相结合的处理方法在不同发育形态岩溶处理中的优缺点和适用性,结果表明:对于小型空洞、中型全填充或局部填充溶洞,抛填黏土片石筑壁法可快速、高效、经济地完成溶洞处理;对于中型空洞、大型溶洞、形成较大地下水流通道的溶洞,抛填黏土片石筑壁法与钢护筒跟进法相结合的处理方法有效解决了单个处理措施施工中伴随的工效低、易塌孔、灌注混凝土超方、钢护筒挤压变形等问题,经济、高效地完成了该溶洞处理。根据本研究成果,提出了桥梁桩基岩溶处理较适用的选定原则及控制要点。      

基坑开挖对邻近铁路路基变形影响与控制

以某紧邻既有铁路线的基坑工程为依托,基于现场实测数据,分析了路基与基坑的变形规律、沉降原因和控制措施。结果表明,受列车荷载与渗漏水影响,路基沉降在坑底旋喷加固和施工冠梁、混凝土撑期间迅速增加,形成了长约50 m、最大沉降95 mm的沉降槽,60%以上的路基在该阶段的沉降增量占阶段累计沉降的70%以上,而地表沉降多小于20 mm,约为开挖深度的2.4‰;路基沉降槽处坑外横断面地表沉降呈“凹槽形”,在路基处沉降最大。在坡顶进行双液注浆能够控制地表与路基沉降,减少后续开挖施工对路基的影响,但注浆施工易导致边坡变形突变,尤其是向坑内的水平位移,不利于边坡稳定和铁路安全。