基于正交法的边坡安全系数敏感性分析

为研究影响边坡稳定因素,运用有限元软件ANSYS,并结合强度折减法建立合理模型,选择失稳判据为计算不收敛,将影响边坡稳定的主要因素重度、内摩擦角、黏聚力、变形模量、坡顶荷载采用正交分析法水平组合,进行各因素敏感性和显著性分析。结果表明:各因素敏感性依次为:内摩擦角 黏聚力 重度 坡顶荷载 变形模量,显著性为:内摩擦角、黏聚力,重度对边坡稳定性影响高度显著,变形模量与坡顶荷载对边坡稳定性影响不显著;黏聚力和重度之间有交互作用,因此,边坡稳定除考虑土抗剪强度影响,还应注意重度影响,使强度储备发挥到最大,同时还要考虑黏聚力和重度的交互作用。     

高速公路改扩建新旧路基差异沉降影响因素分析

新旧路基结合处的差异沉降控制是高速公路改扩建的技术难点之一。若差异沉降值过大,会导致路基遭到破坏,影响路面结构,降低道路的使用品质,甚至危及行车安全。针对上述问题,依托长株高速公路改扩建工程,应用有限差分法建立了数值计算模型,研究了不同拓宽宽度、不同填方高度、不同弹性模量和不同压缩模量4种影响因素下新旧路基不均匀沉降的变化规律,发现距旧路中心6 m范围内拓宽路基沉降较小,6～18 m范围内沉降增幅逐渐增大,新旧路基结合处尤为显著,曲线末尾出现轻微"波谷"状,最大沉降发生在拓宽路基边缘附近。结果表明:拓宽路基的不均匀沉降随拓宽宽度和填方高度的增大而增加,拓宽宽度对沉降的影响较填方高度更显著,随拓宽宽度的增加,最大差异沉降增幅最大值可达89.21%,实际工程中应尽可能选取重度较小的填土或设计合适的拓宽宽度;对比不同的路基弹性模量和地基压缩模量可得,不同路基弹性模量对路基顶面最大差异沉降的影响较小,随路基弹性模量发生改变,最大差异沉降增幅最大值仅为3.58%;对比不同的地基压缩模量可知,最大差异沉降增幅最大值为42.14%,因此,在合理经济范围内,提高地基土压缩模量可显著降低新旧路基不均匀沉降,提高使用寿命。     

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。     

新旧地基不同固结程度对拓宽路基差异沉降的影响

为了解差异沉降对拓宽道路的影响,应用有限元程序建立了差异沉降的计算模型,从沉降和水平位移方面分析了新旧地基不同固结程度对高速公路拓宽路基的影响。结果表明,新旧地基的固结程度差异会影响沉降曲线的形状,尤其对差异沉降的影响较大。当新路基下地基压缩模量不变,改变老路基下地基压缩模量,最大差异沉降从8.89 cm减小至5.35 cm。但当老路基下地基压缩模量提高到15 M Pa以后,沉降的减小程度减弱。当旧路基下地基压缩模量不变,改变新路基下地基压缩模量,最大差异沉降从7.92 cm减小至3.23 cm。当新路基下地基压缩模量提高到10 M Pa时,沉降的减小最为明显,20 M Pa以后减小趋势变弱。     

黏土含量对洞庭湖区吹填土抗剪强度的影响研究

洞庭湖区公路路基主要由吹填土筑成。吹填土中的黏土含量对其强度性质有显著的影响，通过改变吹填土中的黏土含量，可提高土体强度。抗剪强度试验研究结果表明:随着黏土含量的增加，土样的内摩擦角降低，黏聚力增加，剪切强度呈先增加后降低再增加的趋势。将数据点进行曲线拟合之后，得到了剪切强度与剪切位移的变化关系，以及黏土含量与内摩擦角、黏聚力、剪切强度之间的关系表达式。     

下穿公路对既有铁路桥梁位移与内力的参数敏感性分析

对下穿公路填方进行数值模拟,从桥墩水平位移、竖向沉降、桩基附加力等方面分析土体弹性模量、土体黏聚力、土体内摩擦角、软土厚度、公路填土高度、桥墩高度、铁路扣件参数等变化对既有铁路桥梁位移和内力的影响。结果表明,铁路结构水平位移对土体内摩擦角的变化最敏感,竖向位移对软土厚度、土体弹性模量、公路填土高度的变化较敏感,桩基附加力对公路填土高度的变化较敏感。     

路基强度对水泥混凝土路面的影响研究

利用有限差分法分析了路基土的两个主要强度参数——黏聚力和内摩擦角对水泥混凝土路面的影响,重点讨论了路基土黏聚力和内摩擦角变化时路面板的弯沉和板中最大应力的变化规律。研究结果表明:路面的弯沉均随黏聚力或内摩擦角的增加而减小,当路基土黏聚力或内摩擦角增大至某一数值后,路面的弯沉不再发生变化,也即是说施工中可找到一组最优的黏聚力或内摩擦角组合使路面弯沉最小;板中最大拉应力受路基土的黏聚力和内摩擦角的影响不明显,在施工过程中靠增大路基土强度的方法达不到减小板中拉应力的目的。     

不均匀软土路基稳定性与变形曲线特性分析

为进一步研究不均匀软土地基性能,基于武汉鄂咸高速公路软土路基施工项目,根据现场各类土体参数及位置沿路线变化较大的现象,建立二维不对称路基简化模型。研究在不对称土体参数变化作用下的边坡稳定及变形规律。结果表明,(1)不均匀弹性模量对安全系数的影响极小,边坡两侧填土水平位移最大值变化趋势整体呈相反态势,当左侧弹性模量小于对照组时,沉降增幅明显,当左侧弹性模量大于对照组时,沉降有一定程度缩减;(2)随着左侧黏聚力和内摩擦角的增加,各断面填土两侧水平位移均相应减小,安全系数增加,黏聚力与内摩擦角的最危险滑移面取决于边坡土体最弱处,两者在沉降曲线中有显著差异,在不均匀内摩擦角的作用下,断面两侧沉降趋势相反,同侧随内摩擦角缩小而沉降增加,异侧有小幅回升。     

改扩建道路纵向加高拓宽路基沉降特性与影响因素研究

依托惠盐高速深圳段改扩建工程,建立加高拓宽路基变形计算模型,分析了路基弹性模量、地基压缩模量、路基加高高度等因素对路基沉降变形的影响,得到了旧路加高拓宽沉降变形特性。研究结果表明:当拓宽部分地基较软弱或旧路加高高度较小时,横断面的沉降曲线呈“反盆形”;当拓宽部分地基压缩模量较大或加高高度较大时,横断面的沉降曲线呈“盆形”;随着新填路基弹性模量的提高,道路的不均匀沉降量逐渐减小,但减小的速率逐渐降低;对地基进行加固处理后的压缩模量不宜超过既有道路下地基的压缩模量,过分加固地基可能会使路面形成反向坡;对于路基加高高度小于2 m的路段,宜使拓宽部分地基的压缩模量大于旧地基;对于路基加高高度大于2 m的路段,则应使拓宽部分地基的压缩模量小于旧地基。     

泡沫轻质土抬高加宽路基变形规律研究

采用数值模拟方法，通过对深汕西高速某抬高及加宽路基段典型施工工序进行分析，获取工序1～工序4新旧路面对应的横向差异值分别为7.50、17.21、4.60、2.50 mm，满足路基横向允许最大差异沉降的安全阈值，其最大沉降位于路基加宽新填土区域内。新路面工后沉降变形不同影响因素分析表明：抬高路基填筑密度与高度越大，工后新路面沉降变形就越大；新填土材料的密度对新路面沉降无明显影响，而对旧路面影响大；施工填筑速率越慢，则工后的新路面沉降变形就越小，也越能抑制新路面工后的大变形。     

土工格栅二灰土加宽路基的力学特性

以青岛—银川高速公路济南至青岛段某加宽段改扩建工程为依托,对土工格栅二灰土加宽路基施工力学特性进行对比分析,得出以下结论:(1)土工格栅与二灰改良土有效控制了路基竖向位移的发展,竖向位移以新、旧路基坡脚处为中心呈现近似弧形辐射衰减;(2)加筋材料摩擦效应有效抑制了路基填土的挤出变形,加筋后的路基填土的水平变形明显减小,有利于改善路基整体受力特性,路基水平位移受时间效应影响较小;(3)铺设土工格栅形成明显的网兜效应,路基填土塑性区的发展得到有效控制;(4)剪、压破坏塑性区主要集中在路基与旧路基结合的坡脚处,这与位移场计算结果相一致,在设计与施工中应予以关注;(5)加宽路基竣工后,水平位移先增大后减小表现出一定程度的非线性,宏观上表现为鼓状变形.土工格栅与二灰土改良有效控制新路基水平位移的发展并满足其稳定性要求,后期路基水平位移主要由土工格栅拉伸引起的.     

旧路加宽差异沉降影响因素的仿真研究

新旧路基不均匀沉降是高速公路改扩建工程最大的技术难题，因而不均匀沉降影响因素也就成为高速公路改扩建工程的关键所在。本文在新旧路基差异沉降成因分析的基础上，利用室内试验成果并结合有限元仿真技术，分析了差异沉降的各影响因素。研究结果表明：仅从受力和变形角度来分析，两侧对称加宽较单侧加宽有利，加宽宽度和高度越大，新旧路基的差异沉降和横向位移也越大。本研究成果，一方面补充和完善了旧路加宽设计规范，另一方面具有显著的经济与社会效益。     

冻融循环对粉煤灰改良盐渍土抗剪特性影响研究

为探究冻融循环条件下采用粉煤灰改良盐渍土路基的抗剪切性能,选取绥化至大庆高速公路沿线盐渍土样进行不同粉煤灰掺量下的直剪试验研究。结果表明:历经多次冻融循环,盐渍土黏聚力和内摩擦角均出现下降趋势;随着粉煤灰掺量的增加,改良盐渍土的内摩擦角、黏聚力和抗剪强度呈现出先升高后下降的趋势;当粉煤灰掺量为15%时,盐渍土样的黏聚力、内摩擦角等力学指标均达到最大值。绥大高速公路地区路基修筑过程中,可以在路基土中掺加15%粉煤灰,以提高路基土抗剪强度及抗冻融循环作用的能力。     

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。     

惠深高速扩建拼接段路基变形分析研究

道路加宽改造工程完成后,路面常出现纵、横向裂缝等病害,裂缝宽度因路堤高度、地基稳定条件及其性质等变化而不同.针对旧路加宽改建后的病害,分析了旧路加宽T程新旧路路基在沉降、变形和刚度等方而的差异导致的某些特殊病害,有关经验可供相关专业人员参考.     

高模量沥青混合料贯入强度研究

为研究高模量沥青混合料的抗剪切性能,依托工程中应用的4种高模量添加剂,在室内制备成型高模量沥青混合料试件,进行单轴贯入、无侧限抗压强度和单轴压缩动态模量试验,研究高模量添加剂对黏聚力和内摩擦角的影响规律,系统探究了高模量沥青混合料贯入强度的改善机理,并建立了内摩擦角与贯入强度的相关性模型。     

旧路软基处治欠佳道路扩建后路面裂缝形成机理研究

与一般高速公路扩建工程工后病害主要出现在新旧路搭接位置不同,广三高速公路扩建后在旧路路面出现了大量纵缝及其他病害。结合工程特征分析认为在旧路软基处治欠佳的情况下进行道路扩建,会使原本趋于稳定的旧路地基产生新的固结沉降,不均匀沉降反射到旧路路面从而形成纵缝。基于实际工程,建立相应的数值分析模型。通过研究不同强度旧路地基及扩建前对旧路地基不同区域进行加固的条件下工后路基变形的特征,认为在扩建前对旧路地基进行全范围加固可有效减小旧路地基工后沉降;旧路越弱,旧路地基工后最大沉降位置越靠近道路中线。     

立体改扩建道路桥墩与高填方拓宽路基交叉影响研究

在立体改扩建道路高填方路基段边坡平台设置立体层桥梁，为研究桥墩与边坡的相互影响，分析总结了高陡边坡段桥墩常见病害类型和位移规范限值。并结合工程案例，借助有限元分析软件，建立数值模型，探究立体改扩建道路桥墩与高填方路基交叉影响。结果表明：地面层拓宽路基最大沉降发生在拓宽路基荷载形心处，立体层桥梁竖向和横向最大位移均发生在墩顶靠近拓宽路基最大沉降点一侧；对拓宽地基进行地基处治，能有效减少拓宽路基差异沉降和立体层桥墩位移；合理选择桥墩布设位置、路基边坡坡率和桥梁桩基深度，可以有效减小立体层桥墩的竖向和横向位移。     

湿陷性黄土路基物理力学性质试验研究

为有效预防黄土路基湿陷病害的发生,以银古高速公路辅路K13 140~200为试验路段,通过对黄土路基的颗粒组成和矿物成分分析,对其物理和力学性质进行了试验研究。研究结果表明,黄土路基的湿陷性破坏与黄土的物理力学性质有关,黄土中粉粒及可溶盐含量高,是造成黄土路基产生湿陷性破坏的重要因素;黄土路基的湿陷变形和边坡坍塌主要是由粘聚力的剧变引起,而内摩擦角没有显著变化;在一定压力下,黄土路基的压缩和湿陷变形总量趋于定值,与浸水和加荷的先后关系不大;压缩变形较小,浸水后的湿陷变形就大,反之亦然。研究成果将为黄土路基的病害防治提供科学依据。