不同边界和初始条件下非饱和软土路基一维固结

为解决非饱和软土路基在长期荷载作用下的沉降问题,将Kelvin蠕变模型与Duncan非线性弹性模型串联为一个新的非线性黏弹性蠕变模型,来描述非饱和土路基的应力应变关系。结合孔隙水和孔隙气体的控制方程,推导出非饱和软土路基一维条件下的固结-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、孔隙气压力和沉降量,并考虑了长期荷载作用下路基的蠕变变形。结合工程实例对方程进行了验证,计算结果与实际工程有良好的吻合性。利用推导出的一维固结-蠕变耦合方程,对非饱和土固结的边界条件和初始孔隙水压力分布对其固结的影响进行讨论,发现其边界的排水条件对孔隙压力的消散速度有明显的影响,并且非饱和软土在固结过程中的孔隙压力并不一定是单调递减的,固结过程中可能出现负孔隙水压力。     

黄土高路堤三维固结数值解法

针对黄土的结构性、欠压密性、非饱和性与各向异性特点,将黄土视为非饱和土,基于非饱和土力学理论,建立了相应的三维固结方程组,利用有限元法,分析了黄土的固结变形特征。分析发现黄土高路堤经压实后,其垂直位移最大值发生在路堤中部,呈抛物线趋势;位移在路堤坡脚处最小,路堤变形趋势在上部呈向内、向下移动的趋势,即呈现“凹盆”,在1/3~2/3路堤高处呈向外“挤出”趋势;对于非饱和黄土,在瞬时加载后,其表层沉降变形可分为瞬时沉降和土体固结沉降,前者为主要变形。结果表明建立的非饱和黄土三维固结方程能很好地模拟与分析黄土路堤的固结变形,具有较好的应用前景。     

软土路基软弱下卧层的一维固结问题

从工程实例出发，建立软土地区水泥土搅拌桩复合地基下卧层的固结模型，并通过分离变量法得出该问题的固结解析解压固结度公式，对深入探讨下卧层的一维固结问题压预测下卧层的沉降变形具有理论和实践意义。     

基于指数形式渗流的成层地基一维固结半解析解

为了计算基于指数形式渗流的成层地基一维固结变形,将指数形式的渗流模型引入传统的成层地基一维固结理论,建立了变荷载条件下的控制微分方程;采用解析法与数值离散相结合的半解析法对控制方程进行求解;在指数形式渗流退化为达西渗流的条件下,将半解析法的计算结果与解析解进行比较,验证了半解析法计算结果的可靠性.最后,结合某双层地基固结实例对不同参数时的固结性状进行了分析.结果表明:用半解析法计算基于指数形式渗流的成层地基一维固结简便、可靠;上层土比下层土的渗流指数对固结速率的影响显著;压缩性小、渗透性大的土层越厚,成层地基的固结速率越快;加载速率越快,固结速率越快.      

大面积荷载下一维分层固结计算方法及应用

单层土的一维固结问题的研究已经取得了较大的进展,形成了经典的太沙基一维固结理论,但是实际工程土层是多层的,其固结性质与单层土情况存在着一些不同。从超孔隙水压力消散基本方程出发,考虑了单面排水和双面排水两种情况,可以推导出分层土的一维固结计算公式,同时以具体工况为背景,结合MATLAB软件对公式加以运用验证,总结了分层土单面排水和双面排水条件下的一维固结规律,规律表明:计算公式结果与实际情况较为吻合,因此推导的公式可以为实际土体的设计施工监测提供一种参考;边界排水条件的差异对于土体的固结速率和程度有较大的影响。     

一种桩承式路堤沉降的简化计算方法

针对路堤荷载作用下桩土复合地基的沉降计算,传统方法主要是把沉降分为加固区沉降和非加固区沉降两部分来考虑,存在着计算假设与实际不符、部分参数取值依赖于经验和无法较好考虑成层场地非均质性等缺点.基于此,通过引入均匀系数来考虑地基表面荷载分布的不均匀性,改进了正方形和三角形布桩条件下Hewlett & Randolph土拱模型,在此基础上,考虑桩土相互作用提出了一种桩土复合地基沉降的简化分析方法.该方法首先根据土拱模型和Vesic球孔扩张法分别计算桩顶、地基表面荷载和桩端力;然后采用可以考虑多土层的非均质地基土情况修正Mindlin解求得桩端力、地基表面荷载和桩侧摩阻力在地基内任意点引起的附加应力;其次通过分层总和法计算附加应力引起的沉降;最后将各分项沉降进行组合即可得到桩顶和地基表面沉降.将该计算方法结果与现场实测和数值分析结果进行对比,研究结果发现:简化分析方法的计算精度基本保持在5.0%~14.4%,计算精度能够满足工程需求.      

地下水位下降饱和—非饱和土沉降简化计算

地下水位下降导致土体有效应力变化,发生饱和—非饱和固结沉降。基于单相流假设和Bishop有效应力原理,结合简化的直线型土水特征曲线,建立了反映地下水位下降土层饱和—非饱和沉降的数学模型。计算分析了不同水位降深饱和、非饱和区域的沉降量,结果表明,地面沉降随着地下水位降低不断增大,非饱和区土体沉降量占总沉降量的比例增加。     

软基路堤超载预压路段工后沉降预测

目前公路较基路堤工程中常用的双曲线法等实测沉降经验推算法未考虑荷载变化对软基路堤工后沉降的影响,不能较好预测超载预压软基路堤的工后沉降。本文结合工程实践利用实测沉降反算沉降系数和软基平均固结系数,以此反算的系数为计算参数,同时考虑超载预压对工后沉降的影响,近似地预测了超载预压路堤的工后沉降。由于计算中考虑了超载预压部分对路堤工后沉降的影响,此方法预测的结果较双曲线法等实测沉降经验推算法更符合实际。     

某工业园区道路软基处理效果分析

珠海某工业园区采用插板排水强夯动力固结法处理深厚软基.实测结果表明,强夯可在淤泥层中产生较大的孔压增量,且影响深度较大;但强夯所致的孔压增量在瞬间产生,也在很短时间内消散.强夯前后软基的沉降速率是相同的,强夯对软基的固结沉降基本没有影响.因此,在本文所述的工况条件下,强夯动力固结处理淤泥软土是无效的.     

软基路堤超载预压路段工后沉降预测

目前公路软基路堤工程中常用的双曲线法等实测沉降经验推算法未考虑荷载变化对软基路堤工后沉降的影响，不能较好预测超载预压软基路堤的工后沉降．本文结合工程实践利用实测沉降反算沉降系数和软基平均固结系数，以此反算的系数为计算参数，同时考虑超载预压对工后沉降的影响，近似地预测了超载预压路堤的工后沉降．由于计算中考虑了超载预压部分对路堤工后沉降的影响，此方法预测的结果较双曲线法等实测沉降经验推算法更符合实际．     

成层结构性软土一维非线性固结半解析分析

为了研究变荷载作用下土体结构性对成层软土固结性状的影响,基于结构性软土压缩性和渗透性的非线性变化规律,以及结构屈服应力随土体深度变化等特征,对结构性软土非线性固结问题进行了分析. 首先采用三折线压缩模型、e-lg k_v渗透模型,详细分析了结构性软土在不同排水工况下的固结过程;其次,利用半解析法,建立一维固结方程,并编制程序进行求解,与目前已有的非线性固结结果进行了对比分析,验证了本文计算方法的可靠性;最后以某四层软土地基为工程背景,研究了变荷载、结构性等因素对固结性状的影响. 研究结果表明:成层结构性软土一维非线性固结过程中,当最终荷载相同,加荷速率不同时,固结前期,按应力定义的固结度大于按沉降定义的固结度,固结后期则相反;当加荷速率相同,最终荷载不同时,按应力定义和按沉降定义的固结度在固结前期均随着最终荷载的增大而减小,而在固结后期,随着最终荷载的增大而增大;考虑结构性时,按应力定义的固结度明显大于不考虑结构性的计算值,固结前期相差较大,随着固结的进行,差值逐渐减小.      

土工格栅加筋路堤影响因素研究

在野外修筑了4段连为一体的试验路堤,其中3段含土工格栅加筋层,格栅层间距各不相同.用土压力盒测量了每段路堤底部的竖向土压力.在试验研究的基础上建立有限元模型,模型得到了试验数据的验证.用该模型对土工格栅加筋路堤进行了计算分析,探讨了加筋层间距以及路堤土的内摩擦角、粘聚力和弹性模量对加筋路堤沉降和应力分布的影响规律.得到以下主要结论:(1)加筋路堤的表面沉降随格栅层间距的减小而减小,其根本原因是加筋路堤内部的竖向应力随格栅层间距的减小而降低,而水平应力却随之增加;(2)加筋路堤的整体性和竖向变形的均匀性随格栅层间距的减小而提高,这有利于改善路面结构的受力和变形条件,从而延长路面的使用寿命.     

湖盐公路改建工程路基沉降计算分析及预测

章以湖盐公路湖州段改建工程西庄桥湖州侧的监测资料为背景，通过采用分析总和法计算最终沉降，用比奥固结理论计算施工期沉降，并采用基于遗传算法的反分析方法反求计算所需参数，收到了非常理想的效果，为进一步进行路基沉降的计算及预测提供了新的思路。     

局部加筋式路堤的载荷试验研究

为了控制路堤滑移面,设计了一种在路堤中上部铺设筋材的局部加筋路堤结构.选择干砂作为填料、尼龙网作为筋材,采用自制的模型试验箱,按照25 ∶ 1相似比,以压实度K≥94％为控制指标,制备了无加筋、全断面加筋、局部3层加筋、局部4层加筋等4种路堤模型;开展了室内路堤模型静载试验;对比分析了在均布荷载P作用下,加筋路堤与无筋路堤、全断面加筋路堤与局部加筋路堤、局部3层与局部4层加筋路堤等不同工况的路堤内部土压力E、路堤沉降量s(包括路堤路面沉降量、路堤内部竖向沉降量)、路堤极限承载力Quk、坡面侧向位移L、筋材拉应变ε等参数的变化特性.结果表明:加筋能够降低路堤内部土压力、提高路堤抗侧滑性能;全断面加筋的效果最好;局部3层、4层加筋路堤的内部土压力仅分别比全断面加筋路堤的大6.15％、2.17％,限制侧向位移能力分别约为全断面加筋路堤的2/4、3/4,但筋材用量分别为全断面加筋路堤的57.14％、42.86％.     

非等时距GM(1,1)灰色模型在软土路基沉降预测中的应用

为正确估算软土地基沉降量,采用5种方法对非等时距沉降观测资料进行处理,并用GM（1,1）灰色模型进行沉降预测,在与某公路高路堤的实测沉降值进行比较后,推荐采用拉格朗日非等距数据处理方法;最后运用该模型对软土层的固结系数进行反演分析,得出一些有益结论。     

重载道路桥梁不均匀沉降施工技术优化研究

公路及城市桥梁的超载运输会造成结构性破坏,承载能力降低,为此提出基于分层总和法的道路桥梁地基不均匀预测方法,运用土工合成材料加筋砂垫对公路桥梁建筑地基进行加固。地基不均匀沉降可概括为次固结沉降、固结沉降及瞬时沉降,采用分层总和法结合直线变形体理论,将桥梁地基层进行分层划分,分别计算出不同地基层变形量,以获取复合地基变形沉降量。实验结果表明,土工合成材料加筋砂垫层能够有效防止超载运输产生的地基沉降变形。     

塑料排水板加固软基三维BIOT固结分析探讨

针对砂井加固地基沉降计算中常常将荷载假定是一次瞬时施加的缺陷，结合塑料排水板在某高速公路中的应用，采用基于分级加载的三维Biot固结有限单元法来分析路堤的沉降变形过程。计算模拟结果表明，有限元法能较好地反映软弱地基沉降变形随着孔隙水压消散的变化的过程和规律。     

含水量对路堤工后沉降影响分析

本文指出路堤填筑质量检测中压实度单一标准的不足,分析含水量对路堤沉降的影响.并从重塑非饱和土广义吸力和广义有效应力原理出发对路堤沉降机理进行分析,提出进行二阶段沉降分析的观点.     

铁路路基翻浆冒泥的机理及影响因素

为研究铁路路基翻浆冒泥的发生机理, 进行了大量调查, 总结了目前铁路2种较易发生翻浆冒泥的路基模型; 建立了循环列车荷载作用下土中振动孔压增长与消散规律的控制微分方程, 计算了土中孔压比的增长规律, 判断其是否会液化而引发翻浆冒泥; 分析了普铁和高铁列车运行速度、列车轴质量、土的固结系数、固结应力比和围压对翻浆冒泥的影响。分析结果表明: 路基在列车荷载和水的持续共同作用下, 土中孔压比随列车荷载振次的增加而迅速增大, 但是其增长速度处于持续减小的状态, 最终趋于稳定; 土中孔压比随深度的增加呈先增大后减小的变化形式, 且其最大值通常在距土层表面0.6 m处; 列车运行速度越大, 土中孔压比增长越快, 越容易发生翻浆冒泥, 当速度为200 km·h-1时, 普铁路基土发生翻浆冒泥所需振次为高铁路基的19%;列车轴质量越大, 土中孔压比增长越快, 当轴质量为18 t时, 普铁路基土液化所需振次为高铁的24%;增大土的固结系数能降低孔压比的增速, 路基土达到液化所需振次就越多, 从而越难发生翻浆冒泥; 等压固结时路基土比偏压时更容易发生液化而形成翻浆冒泥; 增大围压能够降低孔压比的增速, 路基土也就更难发生液化, 发生翻浆冒泥的可能性就越小; 普铁路基发生翻浆冒泥的可能性比高铁线路中更高。      

含水量对路堤工后沉降影响分析

本文指出路堤填筑质量检测中压实度单一标准的不足,分析含水量对路堤沉降的影响.并从重塑非饱和土广义吸力和广义有效应力原理出发对路堤沉降机理进行分析,提出进行二阶段沉降分析的观点.