斜坡软弱地基路堤工程特性的数值模拟

在斜坡软弱地基上修筑填方路堤容易出现滑塌失稳、侧向变形过大等重大工程事故.运用非线性有限元及剪切强度折减法,模拟路堤分步建造的施工力学行为,建立斜坡软弱地基在路堤自重荷载作用下的数值分析模型,从土体变形和稳定安全性2方面研究表层软弱层、地面横坡对路基结构工程特性的影响.结果表明:斜坡软弱地基不能被简单视为斜坡地基和软弱地基的等权重线性叠加;表层软弱层、地面横坡可加剧结构的侧向位移、竖向沉降,改变潜在滑移面的形态,导致路堤结构稳定性降低;实际工程中应高度重视下坡脚方向侧向位移和表层软弱层的处理;运用非线性有限元法结合剪切强度折减法,能同时进行斜坡软弱地基在路堤自重作用下变形与稳定性分析.     

基于可靠度的斜坡软弱地基路堤稳定性极限平衡法分析

通常以确定性分析获得的稳定安全系数作为评价斜坡软弱地基路堤稳定性的指标,忽略实际工程中诸多不确定性因素,无法真实全面反映斜坡软弱地基路堤的稳定性。基于垂直条分极限平衡法Slide软件平台,运用全局最小可靠度分析方法,综合分析路堤和斜坡软弱层土体参数、地下水位、路堤顶部张拉裂缝水分充填量、微型桩纵向桩距和抗剪强度及水平向地震荷载等因素的变异性对斜坡软弱地基路堤稳定性的影响,讨论这些随机变量的敏感性,阐释了室内斜坡软弱地基路堤与水平软弱地基路堤土工离心模型试验现象差异性的机理。使用可靠度能更客观地反映斜坡软弱地基路堤的安全性;可根据各因素对斜坡软弱地基路堤稳定性影响敏感性的正负、强弱采取相应合理工程对策。     

路堤荷载作用下斜坡软弱地基变形耦合特性研究

基于弹塑性平面应变有限单元法,本文模拟路堤水平分层分步填筑动态施工力学行为,建立斜坡软弱地基在路堤荷载作用下的数值分析模型,获得普通水平地基、水平软弱地基、普通斜坡地基及斜坡软弱地基4种工况下地基的侧向变形与竖向沉降随路堤填筑施工的动态变化规律。引入地基变形系数,分析地基侧向变形与竖向沉降的耦合、制约关系,奠定基于侧向变形控制的斜坡软弱地基路堤设计原则的理论基础,结合土工离心模型试验所获得的地基变形系数及位移场,讨论打入桩与抗滑桩加固斜坡软弱地基路堤的机理。     

高速铁路斜坡路堤变形控制探讨

研究目的:变形控制已成为高速铁路路基的主要控制因素之一,斜坡地基在我国道路建设中普遍存在,斜坡地基上修建路堤工程的稳定、变形及施工具有其特殊性,并存在一些问题。分析斜坡地基上修建高速铁路路堤工程存在的问题,并提出一些应对的工程技术措施,对工程实践具有重要的指导意义。研究结论:斜坡地基上修建的路堤工程除控制水平地基存在的工后沉降、路基与结构物的差异沉降外,还存在路堤不均匀沉降、陡坡路堤过大侧向变形等问题。经研究提出以下解决方法:(1)缓于1∶2.5的斜坡路基,采用挖台阶填筑;(2)采用侧向约束桩、路肩桩板墙等限制地基侧向变形和保证地基稳定;(3)采用复合地基提高地基强度和减小地基沉降;(4)采用锚索桩、板椅式桩板墙等减小支挡结构顶部侧向变形;(5)设置过渡段、加密地基加固桩间距用以消除不均匀沉降;(6)本文可为对变形控制要求严格的高速铁路斜坡路基加固设计提供有益参考。     

斜坡软弱地基填方工程研究

研究目的：为解决近年来在西南山区铁路工程实践中所遇到的斜坡软弱地基填方工程存在的易滑塌失稳的问题。 研究方法：通过大量相关专业文献的阅读，在前人研究的摹础上，较全面地回顾、评述了当前斜坡软弱地基填方工程的研究现状，包括斜坡软弱地基的定义、斜坡软弱地基的应力与变形特点、斜坡软弱地基填方工程安全性评价方法、斜坡软弱地基的试验分析及工程实践等，并就斜坡软弱地基填方工程的破坏模式、对上承结构的影响及合理失稳判据及工程措施的选择等阐明了自己的观点。 研究结论：斜坡软弱地基填方工程仍然是一个非常富有挑战性的课题，值得道路工程师进行更深入的研究。     

基于离心模型试验的斜坡软弱土地基路堤加固方案研究

为研究路堤荷载作用下斜坡软弱土地基的变形特性，考察打入桩和抗滑桩加固斜坡软弱土地基的效果，结合典型工点土的物性指标．进行了三组1：10斜坡软弱土地基路堤的离心模型试验(无加固措施、打入桩加固、抗滑桩加固)。试验数据表明，地基变形主要发生在路堤下侧边坡下；打入桩和抗滑桩能约束斜坡软弱土地基的变形，提高其稳定性；打入桩方案约束变形的效果优于抗滑桩方案。     

考虑拉裂缝的斜坡软弱地基路堤稳定性分析

评述斜坡软弱地基路堤稳定性研究面临的挑战性,应用极限平衡法软件Slide、有限元法软件Phase2,分别从推力线分布状况、达到临界剪切强度折减时单元拉伸屈服分布状况角度出发,探讨斜坡软弱地基路堤稳定性分析中引入拉裂缝的必要性;在极限平衡法基础上,利用敏感性分析法确定拉裂缝分别在干燥和完全充水条件下的最不利深度;分析拉裂缝引入后对稳定安全系数、最危险滑面形态及条间法向力的影响,阐述拉裂缝水分充填对稳定性的不利作用。研究结果表明,敏感性分析法可较好地确定拉裂缝的深度;考虑拉裂缝后,滑块土条条间法向拉力消失,稳定安全系数降低,设计更趋于安全,拉裂缝完全充水将进一步加剧斜坡软弱地基路堤稳定安全系数的降低;滑面由上部垂线和下部圆弧共同组成,其形态更真实客观。     

基于离心模型试验的斜坡软弱土地基路堤变形特性研究

在路堤荷载作用下,斜坡软弱土地基有着与水平软弱土地基不同的变形特性.为分析研究这一特性,进行了2组离心模型试验(水平地基及110的斜坡地基).试验结果表明,与水平软弱土地基相比,斜坡软弱土地基更易失稳,其变形更集中,变形值更大,变形值随软弱土层深度增加递减幅度增大.     

基于剪切强度折减法的斜坡软弱地基路堤稳定性分析

斜坡软弱地基路堤的稳定性受到了工程界的重视。基于FLAC3D软件平台,运用剪切强度折减法,就斜坡软弱层性状对路堤稳定性的影响进行了较为全面的分析,重点讨论斜坡软弱层厚度、在地基中的相对位置、尖灭度、地面横坡及斜坡软土抗剪强度指标等因素,获得了安全系数值及潜在滑动面的演变规律,并提出实际工程可选用的工程对策。     

陡坡地基上高填路堤极限承载力研究

结合山区高速公路建设的实践,采用大型室内模型试验,找出了荷载作用下陡坡地基上高填方路堤滑动破坏面出现的位置及形态。通过对路堤边坡稳定性计算的极限分析上限法进行研究,根据折线形滑动面形式建立机动容许速度场,推导计算斜坡地基上高填方路堤稳定性及极限承载力的计算公式。运用此方法对斜坡地基上不同斜坡坡度、不同填土高度、不同路堤宽度以及不同路堤边坡坡度的填方路堤极限承载力进行计算,得出各个因素对其极限承载力的影响。研究结果表明:路堤填筑高度和顶面宽度对其极限承载力的影响最大,其次为斜坡坡度的影响,而路堤边坡坡度对其影响并不显著。建议在斜坡地基上填方路堤的设计与施工过程中综合考虑斜坡坡度、填土高度、路堤宽度、路堤边坡坡度、极限承载力等各种因素的影响,以确保山区高速公路安全畅通。     

襄渝铁路新建二线马鞍山隧道进口滑坡分析

研究目的:提出软质岩、极软岩地段勘察、选线时应注意的工程地质问题,指出隧道洞口选线时应避免的位置。研究方法:通过分析滑坡形成的原因及滑坡性质,提出治理措施。研究结果:提出软质岩、极软岩地段铁路选线应注意的工程地质问题。研究结论:存在顺层或不利结构面时,工程施工应自上而下分段进行,严禁对坡体下部进行大面积坡脚开挖,必要时应进行稳定性检算和分析论证,并尽量避开雨季施工;对于路堑两侧基岩性质相差较大或路堑、隧道段存在极软岩的情况,开挖时应进行必要支挡工程并进行边坡监测;路堑两侧土层较厚时,应先进行支挡工程,并加强对两侧边坡的监测;铁路选线时应避开两侧边坡有较厚土层或两侧岩性相差较大的沟槽;隧道洞口尽量远离沟槽,并选择基岩出露良好、无不良地质处;对于路堑边坡,在勘察阶段应调查至两侧的坡顶及坡底,必要时应翻过山顶。对于路堑边坡应布置足够钻孔,必要时可离线路较远。对于两侧岩性差别较大,存在顺层地段、尤其是沟槽的情况,在设计时应引起注意。     

土工材料在加陡路堤边坡中的应用分析

研究目的：迫于土地资源日益紧张、修建平原地区铁路填料匮乏的压力，探索和寻求采用土工合成材料加陡路堤边坡坡率，以达到节省土地资源的目的。研究方法：结合西安枢纽北环线工程实例，采用填料和土工材料的试验力学参数，通过对各种边坡稳定性检算方法的分析比较后，选用圆弧滑动面垂直条分法对路堤稳定性进行了分析。研究结果：得出路堤边坡内分层铺设高密度聚乙烯单向土工格栅加筋带、适当加陡路堤边坡坡率，能满足现行规范对路堤边坡稳定性的要求。研究结论：理论研究和工程实践表明，采用土工合成材料加陡路堤边坡坡率在平原高产农田区能节省珍贵的土地资源，具有良好的经济效益和社会环境效益。     

铁路预应力路堤加固技术数值研究

研究目的:铁路预应力路堤在国内外尚属一种新型路基加固法,其受力变形特性暂未得到系统化研究,相关加固设计理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过数值手段了解预应力路堤的工作状态,以掌握其加固性能。鉴于此,借助ABAQUS软件平台构建预应力路堤仿真系统,分析差异化预应力加固参数对路堤变形和承载能力的影响以及预应力加固构件的受力特征。研究结论:(1)路堤本体段坡面较优加固位置为距本体顶面以下0.3倍本体高度处;(2)坡率1∶1的预应力路堤在第1、2排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa预压荷载时,其变形与承载力均可达传统路堤(坡率1∶1.5)水平,并可通过提升加固标准进一步强化路堤承载性能;(3)当对第1、2、3排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa、100 k Pa预压荷载时,路堤内部附加围压S11>13.5 k Pa区域大致呈"x"形分布并形成横贯路堤的"预压加固区";(4)侧压板锚固区受力集中且复杂,应注意保障锚固区板体强度;(5)力筋在路堤加载前后的应力变化量与坡面侧向变形特征相关;(6)本研究成果可为铁路预应力路堤的加固设计提供技术指导。     

柔性路堤荷载作用下的地基承载力研究

研究目的:从变形控制出发,以铁路工程为例,研究柔性路堤荷载作用下的地基承载力问题。研究结论:现行规范规定载荷试验中按沉降相对变形进行承载力特征值的取值偏于保守,往往导致地基承载力不能充分利用。为充分利用地基承载力,提出铁路路堤设计时,应根据不同的地基允许沉降标准进行地基承载力特征值的取值,可以在满足变形要求前提下,在规范基础上将承载力特征值取值适当扩大,以达到强度和变形的和谐统一。文中的结论可以为类似铁路工程提供参考。     

轨道交通基坑工程变形监测控制指标

通过全国各地城市轨道交通基坑工程实测案例分析,研究基坑围护桩（墙）和周边地表的变形特点和监控要求。对不同监测项目的实测结果进行数理统计分析,结合相关研究成果和技术规范要求,分场地土类型给出变形监测控制指标的建议数值,以合理评价基坑工程的安全状态。基坑工程变形监测控制指标的影响因素众多,工程实际应继续深入开展相关研究,以提高基坑工程的安全风险管控水平。     

信息化施工技术在地铁基坑施工中的应用

研究目的地铁基坑工程由于受多种因素的影响,已成为岩土工程中的重点和难点。为确保基坑安全,除了对深基坑的围护支撑设计和施工方案充分论证外,另一个重要方面是制定出周密而又系统化的基坑监测及周围道路管线、相邻建筑物的监测方案,实行信息化施工,即以监测数据指导施工。研究方法结合天津地铁1期工程营口道地铁站深基坑施工,通过全面应用监控量测技术,对地铁深基坑施工过程中的维护结构进行监测,掌握支护结构和周围环境的动态,使整个深基坑过程都处于安全可靠控制范围之内。主要介绍了深基坑变形监测的内容、监测点的布设、数据观测等,通过深基坑变形监测的实施及监测成果的分析,得出了必须依靠变形监测的动态信息反馈来保证深基坑施工安全和优化设计,在此基础上提出了相关的施工技术措施。信息化施工技术在天津地铁1号线得到广泛应用并且收到了良好的效果。研究结论在基坑施工过程中,需要根据现场的实际工程地质条件及选择的支护型式、建筑物的安全等级,对支护结构的变形进行监测和严格控制,对于地铁深基坑必须进行信息化设计和施工,以便在施工中通过加强监测及时反馈信息,修改调整施工方案,使施工始终处于安全可控状态。基坑开挖过程中,必须加强监测,对监测成果进行及时、准确的分析,以确定支护系统的安全系数,进而对原有设计方案进行评价,在准确分析的基础上,提出对策,确保施工安全。     

软弱地层大断面铁路隧道进洞方法研究与实践

为解决软弱地层隧道洞口暗挖进洞施工的难题,以新建成昆铁路杨家湾隧道和西(安)成(都)高铁石梯子隧道为工程依托,采用理论分析与工程实践相结合的方法,对隧道洞口边仰坡稳定性及加固设计方法进行研究分析。研究结果表明,软弱地层隧道洞口上台阶开挖及开挖至路基面,仰坡安全系数均小于1,处于不稳定状态易形成潜在滑动面,开挖塌方风险大。基于隧道洞口稳定性分析,隧道仰坡滑塌必然存在潜在滑动面,洞口加固设计应以稳定滑动面为核心;基于该设计理念提出隧道洞口加固设计的3种方法,分别为玻璃纤维钻孔桩加固方法、桩基托梁护拱加固方法和纵横梁加固方法。3种方法的核心设计理念是通过洞口护拱或明洞对仰坡滑坡体形成反压,通过锚固桩或玻璃纤维桩抵抗潜在滑动面,并成功应用于新建成昆铁路杨家湾隧道和西成高铁石梯子隧道,保证隧道洞口的稳定性,并安全顺利暗挖进洞。     

青藏铁路清水河地区路基下伏多年冻土地温变化特征研究

研究目的:分析青藏铁路施工区多年冻土上限的变化规律以及填筑铁路路基施工对下伏多年冻土赋存条 件的影响。 研究方法:系统分析埋设在青藏铁路清水河地区路基中2个断面内的共8个地温测试孔3年来采集的地温 观测资料,研究该地区铁路路基下伏高原多年冻土融化特征。 研究结论:由于受到填筑路基时赋存在路基填料内的热量的影响,铁路路基下伏多年冻土近地表的地温变 化特征与天然地面下的多年冻土的地温变化特征有明显的不同,且向阳面与被阴面差别较大。多年冻士的上限 在施工初期会有一个明显的下移沉降,随着时间的推移,虽然残存在路基中的热量逐渐消散,多年冻土上限下 降会逐渐稳定,但由于受到太阳辐射和路基边坡形状及融化夹层的影响,多年冻土上限会逐渐稳定,但不会在 短时期内上升到天然地面下多年冻土的上限水平。