土工格栅反包加筋支护膨胀土堑坡的工作机理

结合南宁外环高速修建,在完成典型南宁膨胀土性质试验后,借助FLAC3D土工格栅结构单元建立边坡模型;根据物体温度变化产生的热效应与膨胀土吸湿后的体胀效应的相似性,运用FLAC3D的热-力耦合模块分析坡体干湿循环显著影响区内的筋、土相互作用,获得反包加筋体内部的应力、变形及广义塑性应变发展规律;对比开挖边坡体内土中应力、应变及其稳定性,依据加筋膨胀土体内的筋材受力、变形特点,分析并论证了柔性支护处治膨胀土堑坡的"框箍"工作机理。     

黄土地区道路陡边坡植被多样性生态防护措施

针对黄土地区路堑陡边坡的坡体形式,以锚杆护坡和植被根系保水固土机理为基础,结合植被多样性原理,统计分析黄土地区道路生态防护的植物种类及其植被群落组合,研究设计了适用于黄土地区陡边坡的新型土工柔性格框生态防护措施.以定西至平凉高速公路为试验依托项目,模拟分析黄土地区降雨对无防护边坡、普通植物纤维防护边坡和新型土工柔性格框植被防护边坡的冲刷,结果表明:在降雨量分别为2.4 m3/h和3.2 m3/h的60 min冲刷条件下,随着试验历时的增加,新型生态防护技术的边坡水流含沙率与累计边坡冲蚀量较其他2种边坡形式小30％以上;降雨冲刷试验结束后,前2种边坡的坡面均有不同程度的破坏,而新型生态防护技术防护的坡面比较稳定.     

开挖膨胀土边坡坍滑的演化规律

膨胀土路堑开挖一段时间后边坡坍滑是路基施工中常见现象且与坡高、坡率无直接联系.为探求其变形破坏演化过程以便实施有效工程处治,采用FLAC对广西百隆路百色膨胀土堑坡开挖过程进行模拟,获得新开挖边坡的位移、应力、应变变化规律;通过强度折减法计算得到的安全系数随挖深增大而减小,但此时边坡是稳定的.此外采用FLAC热力学模块模拟边坡大气影响深度内的湿度场,再次分析获得经历干湿循环作用后其相应的位移、应力、应变变化规律,即边坡的失稳过程.对比工程实体修建时的现场观察与数值分析结果,发现两者基本吻合,由此总结并提出开挖膨胀土堑坡坍滑的4阶段变化规律及合理实施柔性支护的建议.     

边坡生态防护室内冲刷试验研究

依托某高速公路边坡工程,根据植被调研和分类情况,确定了两组边坡防护植物组配方案,并按照降雨强度、降雨历时进行了室内冲刷试验的方案设计。通过试验,得到了不同降雨强度、不同降雨历时、不同植被等因素对边坡冲刷的影响规律。     

浸水条件下膨胀土路堑边坡的稳定性分析

降雨后土体浸湿是造成膨胀土路堑边坡破坏的重要原因。通过分析浸水条件下膨胀土路堑边坡的破坏机理,考虑膨胀力作用的特点,建立了膨胀土路堑边坡的膨胀力作用模型。结合实际膨胀土路堑边坡工程,利用有限元法,模拟分析了边坡在浸水前后及不同浸水深度时的位移场、危险滑动面和稳定系数。通过分析和比较表明:膨胀土路堑边坡的稳定性直接受浸水条件的影响,浸水后的边坡不仅安全性明显降低,而且破坏具有明显的浅层性特征,故应做好坡面的防护和防水、排水措施。     

3S-OER生态防护边坡抗暴雨冲刷试验研究

通过模拟边坡和人工降雨试验,研究了坡面在3S-OER生态防护条件下,两种坡度经大暴雨冲刷的防护效果;研究分析了不同降雨强度对3S-OER生态防护边坡和常规植被边坡的水土流失、养分变化及抗冲刷指数。实验证明在同样的坡度和降雨强度条件下,3S-OER生态防护坡面完好无损,抗暴雨冲刷能力强,而常规植被坡面随降雨强度的增大,坡面出现裂缝、垮塌,抗暴雨冲刷能力弱。     

赣龙铁路K82～K83段膨胀土堑坡稳定性分析

结合赣龙铁路K82～K83段膨胀土堑坡,利用FLAC强度折减法,动态分析了堑坡在浸水前后各阶段的稳定性,得出在考虑风化、雨水、裂隙等综合作用下堑坡的强度衰减和膨胀力的作用是堑坡失稳的主要因素,尤其是雨水对边坡的稳定性影响很大。     

降雨条件下膨胀土路堑边坡渗流分析

膨胀土边坡变形失稳是一种普遍发生且较为严重的工程病害,而降雨入渗是其重要的诱因,因而准确计算降雨条件下的边坡渗流场是成功分析膨胀土边坡稳定的关键.该文通过分析非饱和土渗流原理与热传导理论的相似性,采用土-水特征曲线试验获得有关计算参数,并考虑边坡的裂隙条件,利用Ansys有限元软件的热分析功能对膨胀土路堑边坡的降雨渗流进行了计算,得到了降雨入渗后边坡的渗流场变化规律.计算结果与实体工程含水量监测结果基本一致,验证了其准确性.     

基于强降雨的膨胀土边坡稳定性分析

采用Midas-GTS软件,基于非饱和土强度理论Fredlund强度公式和饱和土有效应力原理,分析安康地区某膨胀土边坡在强降雨工况下坡体内各土层的孔隙水压力变化,并利用渗流-应力耦合研究边坡的稳定性。研究结果表明：随着降雨持时增加,膨胀土边坡体内孔隙水压力逐渐增大,表层膨胀土逐渐饱和,膨胀土的抗剪强度逐渐降低;同时降雨引起边坡体内地下水水位变化产生变化的空隙水压力。通过渗流-应力耦合分析,得出暴雨工况下不同降雨持时的边坡安全系数,其随降雨持时增加而逐渐减小,在降雨持时24h时安全系数降至0．89。     

碎裂岩质路堑高边坡动态监测与分析

对西攀高速公路K132路堑高边坡施工过程中的变形及稳定性进行了动态监测.结果表明:在自然状态下坡体应力场主要随环境温度而变化,但影响深度有限;施工过程中因张拉锚索使坡体应力场发生改变,其变化仅发生在张拉后较短的一个时段内;施工开挖、爆破及降雨等因素,对边坡有一定影响,但边坡整体是稳定的.     

新老路基不协调变形模拟试验研究

道路拓宽工程中,新老路基之间的不协调变形是导致路基路面病害的根本原因,路基处治的核心是新老路基不协调变形的控制。在路基拓宽室内试槽试验中,采用在路堤底部预填一定厚度的易溶性化肥,再注水溶解的方法来模拟新老路基不协调变形的形成,并重点研究新老路共同作用层设置和路基加筋的作用。结果表明,设置一定厚度的新老路共同作用层可以明显减小新老路基的工后差异沉降;土工格栅加筋可以显著降低地基顶面所受的土压力,从而减小新老路基不协调变形。     

二次变形模量EV2试验的尺寸效应研究

提出了承载板直径分别为400,600 mm的二次变形模量EV2的试验方法,通过对京沪高速、京石客运专线铁路路基施工现场试验数据的分析,得出承载板直径分别为300,400,600 mm的二次变形模量EV2试验结果之间的相关关系,并分析了填料最大粒径对试验结果的影响。     

温度变化对粗粒硫酸盐渍土路基变形影响分析

粗粒硫酸盐渍土路基在环境温度变化下易出现盐胀、沉陷等变形问题，其对路基正常使用造成的影响不容忽视。针对此问题，依托伊朗德黑兰-库姆-伊斯法罕高速铁路项目，在施工现场选取试验段，开展路基温度、水分的长期监测，分析路基温度和含水率随时间的变化规律。在此基础上，利用自主设计的温度变化试验装置，采用现场路基填料，开展室内温度变化循环试验，对粗粒硫酸盐渍土的变形特性进行研究。结果表明：监测期间，试验段路基温度的敏感深度为0.22 m，深度为1.0 m以内的路基含水率变化较大；在9个周期的试验过程中，试样深度在20 cm范围内的温度和含水率随时间的变化更为显著，且随着试验温度的变化，试样温度的变化存在一定的滞后性；含盐量为1.5%的土样在第1，2次温度变化循环试验中表现为盐-冻胀变形，其最大盐-冻胀变形量为0.128 mm，而含盐量为3%的土样在前6次循环试验中均表现为盐-冻胀变形，其最大盐-冻胀变形量为0.232 mm；由于受到温度、冰盐相变、含盐量、土颗粒组成、试验周期等多重因素的影响，9个试验周期后，不同含盐量的试样最终均呈现沉陷变形，其中，含盐量为1.5%试样的最终沉陷变形量为0.585 mm，是含盐量为3%试样最终沉陷变形的5.42倍。该研究结果可为相关工程提供一定的技术参考和借鉴。     

轻质混合土单向压缩固结变形特性分析

通过无侧限抗压强度试验和单向压缩固结试验,对轻质混合土的单向压缩固结特性进行了分析,并采用简化公式对单向压缩固结变形随时间的变化关系进行拟合计算。结果表明:轻质混合土的单向压缩屈服应力与抗压强度为线性关系;在施加荷载没有超过压缩屈服应力的情况下,密度、水泥掺入比不同时,单向压缩固结变形曲线随时间变化的趋势相似,且密度、水泥掺入比对固结变形的影响小于荷载的影响。     

路基侧向变形行为及侧向约束模型试验研究

分析路基产生侧向变形的力学机理,采用弹性理论法和有限元法对路基坡脚处的侧向变形进行计算,并采用地下连续墙作为地基的侧向约束结构进行模型试验,监测地基不同深度处的侧向变形.结果 表明:弹性理论法的计算结果偏小,但同时说明路基的沉降计算不应忽视侧向变形的影响,路基在荷载作用下产生的塑性变形是工后沉降的主要组成部分,而侧向变...     

重复荷载作用下粉土永久变形预估模型

利用万能材料试验系统,在不同含水量、压实度和偏应力等影响因素下,对粉土进行了重复荷载三轴试验;同时根据永久变形试验结果和Tseng-Lytton永久变形预估模型形式,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了含水量与回弹模量双重因素影响下的粉土永久变形预估模型。可信度分析结果表明,所建立的模型可用于粉土的永久变形预估,但所建立的预估模型有必要在以后的工作中根据现场实际情况提出合理的修正系数。     

软岩隧道中基于快速预应力锚固支护的变形控制技术

以木寨岭公路隧道为依托，基于单一锚固形式的拉拔试验与交通隧道工程对锚固系统的要求，提出了适用于软岩大变形隧道且可实现及时支护理念的快速预应力锚固系统，并以其为核心载体，开展了支护技术应用试验研究。拉拔试验结果表明：受限于锚固成效、锚固力及锚固时间等因素，软岩隧道中涨壳式锚固和水泥药卷锚固均无法实现及时主动支护的功能；以后期具备良好锚固效果的水泥浆锚固和能快速凝结后可施加预应力的树脂锚固为基础，提出了全新的“及时（树脂端锚）+永久（水泥浆全长注浆）”快速预应力锚固体系，并以其为基础，在依托工程大变形段开展了以快速预应力锚固系统为核心的新支护体系和强力被动支护体系的对比试验研究。对比试验结果表明：以预应力后注浆树脂（鸟笼型）锚索系统为核心的快速预应力锚固支护技术，有效抑制了软岩隧道洞周围岩位移，拱顶沉降由73~127 mm减至34~55 mm，拱腰收敛由295~740 mm减至157~430 mm，显著减少了围岩变形稳定时间与围岩变形潜势，验证了基于快速预应力锚固支护的变形控制技术在软岩大变形隧道中的优越性。     

沥青碎石混合料动力变形特性研究

针对沥青碎石混合料的强度特点,采用有侧限、能反映材料3向受力状态的动载压入法评价其高温抵抗永久变形能力,将永久变形分为压密、变形累积和剪切流动3个阶段。在分析了不同类型沥青碎石混合料动力变形特性的基础上,提出了统一空隙率与永久变形之间矛盾的关键技术在于成型工艺与材料相互作用下形成合理组成结构,并分析了不同材料组成对空隙率及永久变形的影响,为重载作用下骨架-空隙型沥青碎石混合料的设计提供了依据。     

基于快速DIC与正则化平滑技术的结构形变测试

传统的有接触结构形变测试存在现场操作困难、多点测试不便、测试成本高等问题，难以应对工程结构形变测试中较为复杂的应用场景。为实现无需人造靶标、可远距离测试且具有较高测试精度的非接触无靶标形变测试，针对采集的结构形变视频图像，引入数字图像相关（Digital Image Correlation，DIC）技术，采用基于Fourier变换的互相关整像素匹配算法与反向组合高斯-牛顿迭代亚像素匹配算法，利用英伟达公司的CUDA并行计算平台，实现结构多点动位移时程的快速测试；基于有限元应变计算与正则化平滑理论，采用位移场后处理方式实现结构连续与非连续应变场的计算。对DIC匹配算法的精度及运算速度、应变算法处理连续与非连续位移场的性能进行对比分析；对超高性能混凝土墩柱抗冲击试验及拱桥吊杆振动试验视频数据进行处理，得到多点位移（频率）测试结果，并与传统测试方法进行对比分析；对砂体抗拔试验及混凝土梁抗弯试验视频进行处理，以云图方式展现位移场与应变场的分布，并与基于逐点最小二乘法的应变测试结果进行对比。研究结果表明：基于快速DIC与正则化平滑技术的非接触结构形变测试方法在结构多点变形、位移频谱及应变场，特别是非连续应变场的测试中得到了较理想结果，具有一定的工程应用价值。     

汽车车架纵梁焊接变形预测

采用固有应变有限元法,通过一次弹性有限元计算,即可得到整个焊接结构件的残余应力及变形。同时,针对汽车纵梁部分直线段模型进行焊接变形分析,并与试验数据进行了对比,验证了该方法的有效性。在此基础上较准确地预测了某汽车车架纵梁的焊接变形。