佛开高速公路软基路堤拓宽处理及拼接现场试验

佛开高速公路拓宽工程的关键技术问题之一是软基路堤的地基处理和拼接。通过试验段工程进行了路基拼接和拓宽时,不同复合地基处理方法的原型试验,研究表明,搅拌桩地基下卧层的单位压缩量小于素混凝土桩地基,拓宽路基断面的最大沉降和最大沉降速率出现在素混凝土桩加固区;老路对拓宽路堤的荷载反应敏感,老路最大沉降速率出现在拓宽路堤荷载施加完成之后;拓宽路基具有比较小的工后沉降,所采用的地基处理方法和路基拼接方法满足设计要求。     

新老路基相互作用下山区公路拓宽工程的变形数值模拟

根据山区公路改扩建工程的特点,结合重庆某山区公路的改扩建工程,采用FLAC3D有限元进行数值模拟,对山区改扩建公路的路基横向变形规律、路基断面形式、路基边坡稳定性进行了研究。结果表明,随着路基拓宽的逐渐增加,老路基沉降变形和新路基的沉降量随之增大,随着新老路基结合部的移动,最大沉降点也随之移动。在新老路基结合的位置,沉降值达到最大;老路基一次荷载作用后,其拓宽宽度和沉降变形联系较小,沉降变形基本不变,随拓宽宽度的增大,沉降变形随之增大。随共同作用层的增大,差异沉降随之增大。在共同作用层设置土工格栅前后,施工期路基沉降量变化较小,运行期路基沉降量变化则比较明显。当具有较大变形量时,在土工格栅设置后,变形量有较大的降低。     

高速公路拓宽路基差异沉降影响因素研究

为了研究差异沉降对高速公路拓宽路基的影响,通过Ansys有限元计算分析软件,建立差异沉降力学计算模型,系统分析路基拓宽方式、填筑高度、拓宽宽度和土基模量对拓宽路基差异沉降的影响。研究结果表明:路基采用两侧对称加宽的方式对差异沉降的控制明显优于单侧加宽;随着路基拓宽高度与宽度的不断增加,路基产生的竖向沉降也在逐渐增大,新路基产生的竖向沉降大于旧路基,最大值出现在新路基路肩位置附近,而旧路基中心线处竖向沉降值最小;随着路基填土模量的不断增大,新旧路基产生的竖向沉降与竖向应力在逐渐减小,新路基沉降大于旧路基沉降,沉降峰值出现在新路基路肩附近。     

软土地段新旧路堤相互作用影响有限元分析

利用摩尔-库仑理想弹塑性有限元法,对软土地段高速公路的新建-运营-加宽-运营等全过程进行了模拟,分析了拓宽段作为附加荷载对老路路基、路面及地基的影响。分析结果:靠近老路中心一侧老路路面沉降逐渐减小,远离老路中心一侧沉降逐渐增大,相应横坡也发生变化;老路路面的水平位移有较大幅度的减小;老路最大沉降、最大水平位移、最大剪应力及最易发生病害的位置与拓宽前发生了较大变化;在老路反作用下,拓宽段的沉降、横坡变化、水平位移及最大剪应力的大小及位置也表现出与新建道路不同的特性。     

高速公路拓宽影响因素力学有效性分析

高速公路拓宽改建是现代许多高速公路应对交通量迅猛增长的有效对策,但由于新老路基特性差异和施工时间的不同,结合部容易出现因差异沉降而产生的裂缝,因此本文就新老路路基拓宽工程中出现的不均匀沉降进行分析,提出了一些解决措施。本文运用通用有限元程序ABAQUS对土应用弹塑性的Mohr-Coulomb模型进行求解。通过数值分析研究,结果表明路基拓宽宽度和路基高度对新老路基的差异沉降有较大影响,其中拓宽宽度相对路基高度的变化对沉降的影响要大;土工格栅对新旧路基的沉降基本没有影响,但对降低土体应力值有显著效果;台阶开挖作为减小新老路基不均匀沉降的一种措施,有效减小了不均匀沉降。     

基于FLAC3D的路基拓宽差异沉降研究

以延安北过境线路基拓宽项目为研究对象,采用现场监测、室内试验及FLAC3D有限差分法相结合的方法对新旧路基拓宽差异沉降特性进行研究。监测数据表明,由路基土体在外荷载作用下产生的黏滞蠕变只占总沉降的很小一部分。通过室内直剪试验,得出黏聚力值为21 kPa,内摩擦角值为38°;当最大差异沉降量达到最小值时,拓宽侧路基填筑高度为6 m;当新路基的沉降开始增加时,拓宽高度大于6 m;当旧路基高度不变时,新旧路基顶面和最大沉降点向外移动。在工程实际中,新旧路基的拓宽宽度增加对旧路基的影响较小。     

基于FLAC3D的路基拓宽差异沉降研究

以延安北过境线路基拓宽项目为研究对象,采用现场监测、室内试验及FLAC3D有限差分法相结合的方法对新旧路基拓宽差异沉降特性进行研究。监测数据表明,由路基土体在外荷载作用下产生的黏滞蠕变只占总沉降的很小一部分。通过室内直剪试验,得出黏聚力值为21 kPa,内摩擦角值为38°;当最大差异沉降量达到最小值时,拓宽侧路基填筑高度为6 m;当新路基的沉降开始增加时,拓宽高度大于6 m;当旧路基高度不变时,新旧路基顶面和最大沉降点向外移动。在工程实际中,新旧路基的拓宽宽度增加对旧路基的影响较小。     

软土地基泡沫轻质土路基变形性状分析

由于泡沫轻质土浇筑的路基属于整体性结构,加之轻质土路基作用下地基的沉降量小,因此轻质土路基对地基不均匀沉降应有更大的适应性。以广佛江快速通道江门段一标段的试验工程采用气泡混合轻质土换填部分路基为例,根据现场监测数据对气泡混合轻质土在深厚软土路基浇筑过程中的路基基底应力、应变和路基分层沉降规律进行分析,并讨论了软土地基泡沫轻质土路基荷载的分布和传递规律。     

老路基抬高的公路拓宽工程变形特性数值分析

基于弹塑性有限元方法,对老路基抬高加宽这一新的拓宽方式下公路拓宽工程的变形特性进行了数值模拟分析.分析结果表明,与老路基不抬高直接加宽路基相比,老路基抬高加宽路基的路表沉降、路表水平位移和地基土侧向位移都要大得多.老路基顶面以上的路表沉降分布更为均匀;新路肩和老路中心处地基土固结速率间的差异较小.随着老路基抬高高度的增加,路表工后沉降从老路中心处最小变为新路肩处最小,工后出现负坡率.     

基于FLAC3D的泡沫混凝土密度分层对高速公路老路拓宽的影响

新老路基结合部分的不协调变形是高速公路改扩建的关键难题,重复不间断的交通荷载作用,会加大新旧路基间的差异沉降。研究目的是使用泡沫混凝土作为拓宽路基材料,提出沿路基高度自下而上泡沫混凝土密度递增的新理念以有效减小差异沉降。研究方法是通过制备实验与数值模拟相结合,确定出不同密度下泡沫混凝土的力学参数,在FLAC3D中分析不同密度下老路拓宽的沉降规律;并与传统的设计方案对比,得到工程中泡沫混凝土密度分层方案的优化设计。研究结果表明:采用下部密度小、上部密度大的泡沫混凝土更有利于控制新老路基结合部的不协调变形,节省材料和造价。下部密度小能有效减少整体路基的自重应力,上部密度大的泡沫混凝土刚度大,能有效扩散路面结构的附加应力和行车荷载,降低深部软土承担的附加应力,减少新路基沉降,控制路基结合部的不协调变形。该研究可为高速公路改扩建时的泡沫混凝土设计和施工提供有益的参考。     

高速公路扩建工程新老路基沉降特性的数值分析

以某绕城高速公路扩建项目软基加固工程为依托，运用有限元数值模拟研究了扩建工程在不同工况下的地基加固效果，同时对开挖方式、开挖坡度、固结度、加宽宽度、软基深度、软基压缩模量等新老路基差异沉降问题的影响因素进行了全面分析，得到新老路沉降的演化规律。     

基于有限元模型的拓宽路基沉降规律分析

路基拓宽是目前道路领域中最常见的改建工程之一,在拓宽道路施工及运营阶段,容易产生不均匀变形而诱发各种道路病害。为了获得路基在拓宽后的变形状况,现运用通用有限元程序ABAQUS构建了路基拓宽模型。基于该模型,分析了道路地基顶面在拓宽工程影响下的沉降规律,并在此基础上分析了拓宽宽度、分层拓宽厚度及施工固结时间等因素对道路沉降量的影响。结果表明,路基拓宽后,沉降变形量是从老路基的中心点处开始发生,到新老路基交界处,沉降变形量达到最大值,然后逐渐减小至新路基边缘为0;随着新路基拓宽宽度的增大,地面沉降量也随之增大,且变形曲线更为平滑;每层拓宽厚度对最终沉降量的影响较小,但是其达到最终沉降的值的变形路径不同;施工期固结时间对最终沉降量的影响可以忽略不计,但是对施工后沉降量的影响较为显著。     

滨海软土地区管廊路基变形特性分析

以福州滨海新城管廊路基工程为依托,运用FLAC3D有限差分软件,模拟软土地质条件下管廊路基施工阶段及工后运营期沉降特性。结果表明:基坑开挖阶段,基底最大隆起量为基坑开挖深度的0.14 %,开挖对地表影响范围为4～5倍的开挖深度,基坑侧壁水平位移最大值为开挖深度的0.14 %,大致在基坑开挖深度2/3处;基坑回填结束,管廊沉降逐渐增大并表现为均匀沉降;路基回填结束,管廊产生了0.25 %的倾斜率。路基沉降受管廊影响,出现不对称沉降,左右两侧最大差异沉降率分别为1.33 %,1.00 %。管廊位置处沉降出现突变,两侧沉降值最大相差22 mm;工后20年时,管廊沉降值及横向位移值变化不大,倾斜率变为0.42 %,路基沉降变为竣工时4倍,左右两侧最大差异沉降率分别为0.38 %,1.00 %,管廊存在处路基顶面出现S型沉降曲线,且该现象越来越明显。     

气泡轻质土在既有路基填筑的变形研究

针对气泡轻质土填土路基的变形和破坏机理问题，基于路基弹塑性的理论和实际工程为背景建立了气泡轻质土填土有限元模型，通过数值模拟气泡轻质土分层填筑，分析了气泡轻质土填土路基在受载作用下的应力变化和沉降规律。结果表明:气泡轻质土路基在受载作用下，新老路基交界区域出现应力集中现象，随着上部荷载增加，集中应力越大，路基内部发生破坏现象。当荷载达到200 kPa后，上层轻质土路基内部最先发生塑性变形直至破坏；气泡轻质土路基受载后发生沉降变形，由于老路基沉降基本完成，导致新老路基交界区域相互作用易发生裂缝破坏，路基失稳。     

暗挖隧道施工对下穿既有铁路路基沉降规律分析

为研究暗挖隧道施工对既有铁路路基沉降变形影响,采用有限元法模拟分析隧道开挖不同时期路基纵向和横向沉降规律,路基两侧水平偏差沉降模拟以及不同隧道埋深,不同岩土强度参数对铁路路基沉降的影响。结果表明：隧道开挖对路基沉降差值曲线呈现出明显的正态分布规律;在隧道掌子面与前方将要开挖形成拱顶的地层位置较远时,沉降较缓慢,沉降值也较小;在掌子面到达该拱顶位置时,沉降量将以较大的速率快速上升,拱顶沉降较明显;隧道埋深越大路基沉降最大值越小;导致路基沉降变形的主要岩土强度参数是内摩擦角。     

盾构隧道下穿既有铁路路基及框架箱涵地表沉降分析

为研究盾构隧道下穿施工对地表沉降影响，依托武汉地铁3号线区间盾构隧道工程，运用ANSYS有限元软件对盾构隧道在不同埋深条件下下穿路基和箱涵进行模拟，得到了不同埋深盾构隧道下穿施工对既有的路基和箱涵及对应地表沉降扰动规律，将对应的地表沉降与Peck公式预测的地表沉降进行对比分析，总结了盾构下穿施工与Peck公式预测的地表沉降之间异同。结果表明:①随着埋深的增加，盾构隧道下穿施工导致地表沉降减小，沉降槽宽度逐渐增加；②先行线对地表沉降的影响较后行线大；③盾构隧道下穿箱涵施工的地表最大沉降与Peck公式预测值十分接近，而隧道下穿路基的地表最大沉降比Peck公式预测值偏小。     

软土地基高速公路扩建中新老路堤相互作用数值分析

采用弹塑性有限元方法分析了老路边坡开挖和加宽部分路堤填筑对老路变形特性的影响。计算结果表明：原有路堤边坡削坡和台阶开挖将会使得老路中心的竖向沉降略有增加，坡脚侧向位移回缩，且不同开挖方式对原有路堤影响不同；加宽部分路堤的填筑将会使得老路中心上抬，路肩点发生较大附加沉降，引起老路路肩与路中心之间产生过大的附加差异沉降，明显加大路面横坡，极易导致对老路路堤、路面的拉裂，降低道路等级，必须采用合适的软基处理方案对加宽部分软基进行处理。另外，宽路堤的变形特性不同于窄路堤，其沉降呈中央小两边大的形式，并且最大沉降位置随路堤高度的增加向路堤中央移动，了解宽路堤变形的这一特性有助于其软基处理方案以及加固效果监测方案的优化。     

某城市地铁车站基坑地表沉降变形研究

通过对北方某城市地铁1号线一期工程地铁深基坑地表沉降监测数据进行统计分析，讨论地表沉降与基坑支护类型、开挖深度的关系。结果表明:地铁车站基坑开挖引起的地表变形最终表现为“凹槽形”；地铁车站基坑地表最大沉降变形量为0.01% H~0.05% H，平均值为0.03% H；地铁车站基坑开挖引起的地表沉降值大多位于0~5 mm，小于控制值；在其他条件（基坑长度、宽度、周边环境）大致相同的前提下，地表沉降值随开挖深度的增大而增大，随支撑刚度的加大而减小。     

盾构施工影响下砂土地层变形规律模型试验研究

为了研究盾构施工影响下隧道埋深、地层损失率、颗粒级配对砂土地层变形规律的影响,设计由试验模型箱、隧道开挖模拟装置以及非接触试验监测系统组成的模型试验系统,利用该试验系统对10种试验工况进行研究。试验模型箱是由钢化玻璃板、底部钢板以及刚框架组合而成的开口箱体,砂性地层采用完全烘干的砂土来制作,盾构开挖过程通过一种能够精确控制地层损失率大小的小型圆筒状传动装置来模拟,试验过程中的地层变化利用视频测量系统进行监测。研究结果表明：随着隧道埋深增加,土体扰动范围逐渐向两侧扩展,地表最大沉降值逐渐减小;当隧道埋深临近土拱形成深度时,沉降槽宽度显著增加,隧道上方核心沉降区逐渐减小。地层损失率与沉降槽宽度之间存在明显的线性关系。砂土粒径越大,地表最大沉降值越小,沉降槽宽度越大;当最大粒径与最小粒径比一定时,地层沉降范围内的最大沉降量随着砂土粒径的增大而减小;当最大粒径一定时,地层沉降范围内的最大沉降量随着粒径范围的增大而增大。不同隧道埋深、地层损失率和砂土颗粒级配下的地表沉降曲线均具有类似高斯分布函数的形态特征,向隧道中线处急剧下降,向远处逐渐变缓,与地层变形规律相似。     

盾构下穿对既有铁路路基影响的模型试验研究

为研究盾构隧道开挖对既有铁路路基的影响，基于相似比理论建立室内大型试验模型，模拟盾构开挖扰动作用下周围土层及既有铁路路基的受力变形过程。结果表明:模型试验能较好地反映盾构下穿对土层及地表线路的影响；盾构隧道轴线方向各土层土压力变化较两侧明显，其中在一倍洞径范围内土体是受扰动影响的重点区域；模型试验中盾构下穿开挖导致既有线路沉降变形呈近似线性，若增加埋深，既有路基沉降速度及沉降量将大幅降低。建议在盾构施工前对既有铁路的下穿段路基进行加固，确保行车安全。