Earthquake retrofit of highway/railway embankments by sheet-pile walls

A series of highly instrumented dynamic centrifuge model tests were performed to investigate the potential of using sheet-pile walls for mitigating the adverse effects of foundation liquefaction on overlying highway embankments. The response of a prototype 4.5 m high cohesive highway embankment supported on a 6 m thick loose saturated sand layer was analyzed under dynamic base excitation conditions. In a series of four separate model tests, this embankment-foundation system was studied first without, and then with the following three different liquefaction countermeasure techniques, all involving sheet-piles: (a) sheet-pile extending to the foundation surface, (b) sheet-pile with toe area gravel surcharge berm, and (c) sheet-pile with toe area gravel surcharge berm extending into the foundation. Model response was monitored by numerous accelerometers, pore pressure transducers, and displacement gages. The underlying mechanism and effectiveness of each countermeasure is discussed based on the recorded dynamic response. All of the implemented countermeasures were found to significantly reduce embankment deformations. Particularly in the case of the sheet-pile with toe area gravel berm, cracking and lateral spreading of the embankment were practically eliminated. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Stability of long circular tunnels in sloping ground

Assessment of tunnel stability has become increasingly crucial as more and more tunnels are built in difficult terrains such as sloping ground. The required support pressure on the tunnel walls associates both tunnel stability and liner design considerations. The present analysis attempts to find a uniform internal pressure which can support a circular tunnel built in a sloping ground with a particular level of stability in cohesive-frictional soils. The lower bound finite element limit analysis has been applied to find the required minimum uniform internal support pressure presented as a non-dimensional term p/c; where p is the minimum normal internal pressure on the tunnel boundary to avoid collapse and c is the cohesion of soil. The variation of p/c is presented for a range of normalised embedment depth of tunnel (H/D), stability number (γD/c), internal friction angle of soil (?) and slope angle (β); where H is the crown depth of the tunnel, D is the tunnel diameter and γ is the unit weight of soil. Appropriate comparisons have been carried out with available literature. Failure patterns of the tunnel have also been studied to understand the extent and the type of failure zone which may generate during the collapse.     

斜坡地基刚性桩水平承载力上限分析

为探讨斜坡地基刚性桩水平极限承载力的计算方法,介绍柔性桩的等效刚性桩有效嵌入深度并引入极限水平地基反力分布形式。根据荷载指向坡外及坡内两种情况,提出适用于斜坡地基桩前土体的两种极限破坏模式。然后,基于极限分析上限定理,推导出两种荷载方向下的刚性桩极限承载力,并引入多组现场试验,验证了理论方法的合理性。探讨了边坡坡角、内摩擦角、黏聚力及荷载方向对极限承载力的影响,得出了一些规律性结论,并基于以上分析结果,提出斜坡地基刚性桩水平极限承载力随坡角变化的拟合公式。这些分析为斜坡地基上基桩设计提供了一定的参考,具有理论及工程应用价值。     

斜坡含软夹层地基路堤离心模型试验与数值模拟

为了研究斜坡含软弱夹层地基路堤边坡的稳定性及破坏机制,采用离心模型试验和数值分析方法进行了研究。研究表明：斜坡均质地基路堤边坡仍是呈现整体圆弧滑动破坏;而对于含软弱夹层地基路基边坡来说,由于软弱夹层的影响其稳定性有了明显的降低,并有利于张拉裂缝的产生和发展,路堤边坡不再是整体圆弧滑动破坏,而是部分土体沿着软弱夹层发生滑动破坏。     

垃圾体内部与衬里界面组合破坏稳定分析方法研究

垃圾填埋场沿底坡和背坡衬里界面发生平移破坏的工程实例较多,也有破坏面沿垃圾体内部和底坡的组合破坏形式,相应的计算分析方法有待完善。对组合破坏,根据垃圾体内部破坏面为库仑主动破坏面和组合破坏面上各点安全系数相同的假设,由刚体极限平衡条件,建立组合破坏的稳定计算方法。运用双楔体和组合破坏稳定分析方法对算例和Kettleman Hills填埋场工程实例进行计算分析。结果表明：双楔体法计算得到的最危险平移滑动破坏安全系数大于组合破坏最小安全系数;最危险破坏面是组合破坏面;对Kettleman Hills填埋场,组合滑动面也是可能的滑动破坏面。由此可见,组合破坏是垃圾填埋场可能的破坏形式之一,在进行垃圾填埋体滑动稳定分析计算时应进行组合破坏形式的计算分析。     

土钉墙空间效应和平滑破坏模式的三维分析

在实际工程中,土钉墙稳定性评估一般采用转动破坏模式,且不考虑其空间效应对设计方案的影响,其结果是有时得到的结论与实际状况不相符合.本文采用三维极限分析方法,对土钉墙空间效应和平滑破坏两个方面的问题进行了讨论,并结合一实际工程,对它们进行了分析,得到一些初步结论,以期对实际工程有一定的参考价值.     

粉质黏土堤防漫溢溃决试验

为研究粉质黏土堤防漫溢溃决破坏过程及其对水流要素和土体性质的响应规律,以河道流量、筑堤土体含水率和孔隙率为变量,在弯道水槽中开展了9组堤防漫溢溃决概化试验.通过试验发现,粉质黏土堤漫溢溃决溃口发展过程可分为垂向侵蚀和横向扩宽两个阶段,垂向侵蚀阶段以"陡坎"后退为主要形式;筑堤土体含水率与孔隙率不仅影响了溃口垂向侵蚀以及横向扩宽速度,而且决定了溃口最终形态,河道流量主要影响堤防溃口的横向扩宽速度;溃口处流速以及下游水位变化受溃口高度的制约.拟合得到土体黏聚力与土体含水率、孔隙率的相关关系式;通过试验数据提出了由土体黏聚力和水流参数表达的"陡坎"侵蚀后退速度计算公式,证明具有一定合理性.     

沪蓉国道主干线边坡稳定性研究

以沪-蓉国道主干线恩施高坪-吉心段付家坡滑坡地段典型断面为研究对象, 运用强度折减系数法,研究了在天然状态和饱水状态下滑坡体稳定安全系数。 指出了在这两种状态下边坡的不稳定性。并与其他几种方法进行了对比分析,结果表明有限元强度折减系数法应用到该断面是可行的,同时也显示该方法相对于其它方法的优越性。     

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。     

基于应变空间多机构CG模型的地震液化大变形数值分析

砂土液化导致的地基侧向大变形是地震中许多重要的工程设施和建筑物破坏的主要原因之一。简要介绍了可进行液化大变形分析的散粒体材料本构模型--应变空间多机构CG模型,基于FLIP ROSE程序平台,建立了预测和研究倾斜地基砂土液化导致侧向大变形的二维有限元数值分析方法。采用该模型对相同工况的土工动态离心模型试验进行了模拟,通过对比超孔隙水压力、剪切波水平加速度以及地基侧向位移发现,数值预测与试验结果吻合良好,从而验证了该有限元数值分析模型的可靠性。最后利用该数值分析模型预测了倾斜率不同的地基受到相同剪切波作用时,倾斜地基不同深度产生的侧向位移。预测结果显示,随着地基深度的减小,倾斜率对于地震液化导致倾斜地基侧向大变形的影响越来越显著。     

高速公路的下伏开采沉陷灾害的研究

地下开采所引起的地表沉陷灾害是我国高速公路建设中所面临的一个新的课题。文章论述了条带煤采空区所引起的地表沉陷对高速公路建设的影响，建立了相关灾害的研究程式和研究方法，并利用研究成果进行了实例应用，取得了良好的效果。     

修正系数法预测软基高速公路沉降研究

基于单向固结理论,提出了一个预测软基高速公路沉降的经验公式,该式中含有复层地基固结系数的加权值Cv和各层的压缩系数αv,设它们的修正系数分别为α、β;接着根据前期沉降实测数据,用0 618法优化出上述这两个修正系数;然后利用该式对工后沉降进行了预测。实例计算显示:该法精度高,令人满意,在实际工程中具有一定的参考价值。     

陕西禾草沟煤矿工业场地主厂房段古滑坡变形破坏特征及稳定性分析

工程建设引发禾草沟煤矿工业场地主厂房段古滑坡复活,通过野外调查和测量、钻探、探槽、变形监测、室内试验和数值计算,分析该古滑坡的复活原因及变形破坏特征;采用改进的数值计算法对古滑坡的稳定性进行分析,古滑坡在天然条件下处于稳定状态;对古滑坡复活采用"削头压脚"措施后,稳定性满足安全要求,这对古滑坡的治理设计提供了理论依据。同时,该措施能节约工程投资,缩短工期,具有良好的经济效益。     

素混凝土桩复合地基支承路堤变形破坏模式

为了分析素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形特征和失稳破坏机制,建立了3组不同桩间距的素混凝土桩复合地基支承路堤离心试验模型及其数值模型。结果表明：在路堤填土自重、轨道和车辆荷载作用下,改变桩间距对素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形、桩体应变、加筋垫层和桩体破坏模式具有显著的影响;当桩间距不大于4倍桩径时,加筋垫层整体基本保持完好,路堤下素混凝土桩复合地基沉降能逐渐趋于稳定,而桩间距达到6倍桩径后,桩顶刺穿加筋垫层,加筋垫层对桩土变形协调和传递荷载作用失效,素混凝土桩复合地基支承路堤沉降持续增大;当桩间距达到4倍桩径时,素混凝土桩最大应变值发生随上部荷载的增大反而减小的突变现象,最靠近坡脚的素混凝土桩最先产生弯曲破坏而不是剪切破坏,当桩间距增大至6倍桩径时,桩体弯曲破坏逐渐往路堤中心方向发展。     

黄延高速公路K207+690～830段边坡稳定性分析

在分析黄陵—延安高速公路K207 690~830段边坡特征的基础上,分别用剩余下滑力法、极限平衡法和强度折减有限元法,对在降雨入渗作用下该边坡的稳定性进行了对比分析,提出了针对该边坡特点的重力式挡土墙和疏排地表水相结合的滑坡综合治理方案;用SLOPE/W法对治理后边坡稳定性模拟分析认为,边坡安全系数得到很大提高,治理效果明显。研究表明,与传统的边坡稳定性分析方法相比,强度折减有限元法得到的边坡安全系数物理意义明确,优势明显,具有一定推广价值。     

平推式滑坡中底滑面承压水渗流形式对其稳定性的影响

研究平推式滑坡中承压水渗流形式对滑坡稳定性的影响,有利于准确评价斜坡稳定性,对此类滑坡的成灾机制研究具有重要的理论指导意义。基于承压水渗流宽度变化规律,将平推式滑坡中底滑面承压水渗流形式分为辐射流和非辐射流。依据不同的渗流形式,构建了相应的平推式滑坡分析模型,结合地下水向河渠稳定运动相关理论,推导了不同模型中承压水的水头线方程和滑面上扬压力的计算公式,提出了扬压力的3种分布形式,并对平推式滑坡启动判据进行修正,最后结合滑坡实例分析了不同渗流形式对滑坡稳定性的影响规律。     

无中导洞施工双连拱隧道的数值模拟分析

针对双连拱隧道采用三导洞或中导洞超前施工方法施工工序多、临时支护量大的不足,以黄延高速公路羊泉沟隧道为例,提出在Ⅲ类围岩中采用无中导洞超前施工方法.基于弹塑性有限元方法对其施工过程进行分析,获得了施工各阶段围岩的应力、应变状态,以及初期支护和二次衬砌的受力状态.结果表明：在Ⅲ类围岩中连拱隧道采用无中导洞施工方法,围岩和支护结构处于安全状态.分析结果为羊泉沟隧道的顺利贯通提供了有效指导.     

高路堤下涵洞地基处理现场测试与数值模拟研究

山区高速公路高填方涵洞工程应用广泛,由于地基处理不当造成的涵洞病害屡见不鲜。结合现场实测成果和有限元数值模拟结果,分析了涵洞结构物的受力状态及地基受力、变形特性,讨论了地基刚度、不均匀沉降对涵洞受力的影响和埋深效应对地基承载力的影响。研究结果表明：涵洞基底与相同标高下涵洞外侧路基基底土压力相差不大,地基设计时可按二者相等考虑;地基刚度越大,涵洞顶部土压力越大,对涵洞结构物强度要求就越高,地基处理中应尽量避免使用刚性桩复合地基。根据研究结果,提出了高路堤下涵洞地基的设计方法。     

某公路桥桥基区岩质边坡稳定性评价

该公路桥桥基区位于高山峡谷地区,边坡稳定性评价问题尤为重要。本文选择具有代表性的两类典型地质剖面,岩土体分层和结构面切割控制滑移模式。设计了结构面不同切割厚度、不同剪出口位置和不同剪出角度等计算方案,对该区高陡边坡的稳定性进行了探讨。根据计算得到的安全系数,确定了其最不利滑移模式。在此基础上,对其自然状态、自然＋地震、饱水状态和饱水＋地震等工况下的稳定性进行了计算分析,发现存在两类典型最不利失稳模式,即浅层滑移模式和结构面切割滑移模式。前者规模有限,危害不大;后者规模相对较大。对工程危害较大,建议对其作锚固和护面处理,也应对坡脚相对软弱层作补强处理。     

基于非线性破坏准则的边坡稳定性极限分析

上限定理是求解岩土工程问题的有效工具。以上限定理为理论基础,分析边坡的稳定性问题,并考虑了岩土材料破坏准则的非线性特性。在非线性Mohr-Coulomb破坏准则下,采用条分法与极限分析上限法相结合的方法,对边坡稳定性进行分析。通过切线法引入非线性强度参数 、 ,推导了岩土材料在非线性破坏准则下的相关联流动法则,建立功能方程,推导了边坡直线滑裂面、折线滑裂面和光滑曲线滑裂面安全系数F的计算方程。采用数学规划法计算后与工程实际中常用的边坡稳定性分析方法进行对比,并获得安全系数F =1.0时的稳定性系数Ns。与已有的研究成果进行比较分析,结果表明了该方法的正确性及优越性