黄土蠕变室内试验分析

通过粘弹性力学中的材料蠕变性质和曲线模拟沉降等方式分析陕西试验路段黄土在单向不同的荷载作用下的沉降规律,得到黄土在不同荷载作用下的非线性粘弹性蠕变特性,并分析新老路基在不同荷载作用下的不协调变形.同时,通过曲线拟合还可以预测新老路基最终沉降值,因此可以预测新老路基的工后不协调变形并提出西部黄土路基沉降的本构方程,通过本构方程可以得到黄土沉降与荷载之间规律.     

黄土地区新老路基沉降观测数据分析

结合西部课题,通过对陕西试验路段新老路基沉降的长期观测,采用一种合适的曲线对新老路基沉降进行模拟,得到新老路基的沉降规律和沉降差异以及黄土的沉降规律,同时还得出新老路基在长期荷载和短期荷载作用下的沉降差异。通过拟合曲线可以预测新老路基不同部分的最终沉降值,为预测新老路基的不协调变形以及建立黄土路基沉降的本构方程提供参考。     

非饱和软土路基在长期荷载作用下的一维固结沉降研究

将Kelvin蠕变模型与Duncan非线性弹性模型串联为非线性粘弹性蠕变模型，来描述非饱和软土路基的本构关系。本构方程结合非饱和土有效应力方程和孔隙水压力与孔隙气压力控制方程，推导出非饱和软土路基在长期荷载作用下的一维固结-蠕变耦合方程，可以求解非饱和土路基任意时间任意位置的孔隙水压力、孔隙气压力。利用求得的孔隙水压力和孔隙气压力通过积分可求得路基的竖向沉降量，并结合工程实例对方程进行了验证。     

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。     

基于流变作用的土石混填路堤沉降分析

高速公路路基受到持续不断的交通载荷以及自身重力的作用,往往会给路基造成很大的沉降和变形,而当前也缺乏成熟的技术手段对路堤的长期变形进行预测。本文结合Burgers流变模型与FLAC3D计算程序相结合,实现对流变作用下长期不均匀沉降的预测。主要针对Burgers流变模型的Maxwell、Kelvin元件本构方程和蠕变方程进行分析,在构建Burgers流变模型的基础上,对流变模型的相关参数进行识别,并在法向方程中引入"阻尼因子"来获得模型参数的真实值。最后通过FLAC计算程序以及Burgers流变模型流变模型获得的预测结果表明:流变土石混填路堤沉降实际测量值与理论计算值之间是十分切合的。该模型能很好的对路基的长期沉降进行预测。     

石门～盘塘公路改建工程路基施工技术研究

旧路改建工程有其自身的特点。在考虑公路路基柔性基底及荷载梯形分布的基础上,得到了基底承载力满足路基自重要求的临界荷载公式。考虑老路路基的欠压实、拓宽路基下软弱地基的固结沉降及新老路基结合部不协调变形等情况,分析了新老路基不均匀沉降模式。结合X021线石门～盘塘公路夹山～盘塘段改建工程实践,开展动力触探试验,针对路基改、扩建现场情况提出相应的施工方法,对全线新老路基的施工有一定的指导作用。     

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。     

路基拓宽差异沉降数值分析及控制

分析拓宽工程中新老路基沉降差问题产生的原因,采用数值分析不同工况下路基变形的特征,结合变形特征分析常见病害的设计控制模式和可行的控制技术。研究发现,路基综合刚度的不均匀性、结构自重的不均匀性和行车荷载的不均匀性是造成新老路基沉降差问题的主要原因;新老路基变形的形态特征相异,整体呈"~"形;拓宽工程中新老路基沉降差异问题的控制损坏模式为老路基层顶面开裂、新路基层地面开裂和新老路基结合部开裂。     

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。     

不同拓宽条件下新老路基不协调变形特征分析

道路拓宽工程中,新老路基不协调变形是导致路基路面病害的根本原因。选取某高速公路拓宽路基的典型断面,建立二维有限元数值模型进行分析。分析了在不同的拓宽方式、拓宽宽度、地基强度、修筑方式等拓宽条件下,新老路基顶面不协调变形曲线形态的规律及不协调变形的典型特征,并阐述了上述拓宽条件对于不协调变形特征的具体影响。探讨了导致新老路基不协调变形的内在原因,并针对部分不协调变形特征提出初步工程处治措施。通过室内路基模型模拟路基拓宽所造成的新老路基不协调变形,所获结果与数值模拟分析吻合。     

路基差异沉降处治方案的对比研究

在高速公路的路基拓宽过程中,新路基的荷载以及工后通车的荷载都会对老路基与新路基造成严重的不均匀沉降,并且路基拓宽工程中新老路基的相互作用会产生工后沉降,对行车安全造成不良影响。对此,以某高速公路拓宽路基为例,运用ABAQUS有限元软件对路基拓宽工程中典型的不同路基差异沉降处治方式的作用效果与未处治拓宽路基工程,进行对比分析,从而得到了土工格栅与水泥土桩控制路基沉降的变化规律。数值分析表明:土工格栅对控制拓宽路基不均匀沉降控制有限,而桩基础有较好的治理效果。     

高速公路湿陷性黄土路基的压实技术

针对黄土路基的工后沉降和黄土边坡的长时间稳定等问题,结合工程实际,采用室内试验的方法分析了湿陷性黄土空隙比与沉降量随压力的变化,提出采用冲击压实技术对路基进行压实。研究结果表明：采用冲击压实技术能减小路基的土体空隙比,使路基达到稳定,对促进湿陷性黄土的沉降效果是明显的。     

国道109线十七沟至清水河段高填方路基的设计与施工

为了解决黄土地区高填方路基普遍出现的路基沉陷、路面开裂以及过大的工后沉降等病害,以国道109线十七沟-清水河段一级公路为例,提出了高填方路基的设计与施工方法,为黄土地区高填方路基的填筑提供一定的参考。     

软土地基上路基加宽工程沉降变形的数值分析

针对软土地基上高速公路加宽工程中新老路基的差异沉降问题进行了有限元计算,分析新路基作为附加荷载对老路基和地基的影响。计算结果表明,加宽部分路基的填筑将会使得老路路肩与路基中心间差异沉降的产生,极易导致路基纵向裂缝病害。通过参数变化后的计算与分析,建议采用合适的加宽宽度、路基填料和软基处理等措施,控制和降低加宽部分对原有路基沉降变形的影响。     

气泡混凝土拓宽路基的沉降特性数值分析

基于FLAC^3D建立了气泡混凝土拓宽路基的数值分析模型,研究了不同施工阶段路基的沉降分布规律和发展过程,并分析了地基换填深度和老路开挖宽度对气泡混凝土＂应力置换＂效果的影响。研究表明：在老路荷载单独作用下,最大沉降发生在路基中心线处;在新老路基荷载的共同作用下,路基新增沉降在路基中心线处最小,在拓宽路基部分达到最大;拓宽路基的差异沉降随换填深度和开挖宽度的增大而减小。     

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。     

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。     

国道109线十七沟至清水河段黄土路基压实技术研究

为了解决黄土地区公路普遍出现的路基沉陷、路面开裂以及过大的工后沉降等病害,以国道109线十七沟至清水河段一级公路为例,分析了压实黄土的强度特性及影响黄土压实的诸多因素,为黄土地区路基的填筑提供一定的参考。     

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。