黄土路基内部水热传输规律分析

分析了路基内部水分存在形式和影响因素,通过建立数学模型对黄土路基内部水热传输规律进行分析。结果表明:路基中的水分从水势高处向水势低处迁移,从湿度高处向湿度低处流动;土体密度越大,水分迁移越困难,初始含水率越大,土体内部的水分容易迁移;路基冬季放热夏季吸热,内部温度保持10℃左右;在温度场影响下,距离路基表层和边坡表面越近,温度梯度越明显。     

弹射冲击荷载下重载铁路路基动位移空间分布特征

为研究军用重载铁路路基动响应空间分布特征,通过高度非线性分析程序ANSYS/LS-DYNA3D建立了重载铁路轨道-路基-地基三维显式动力分析模型,并引入三维一致黏弹性人工边界;采用梯形冲击荷载模拟弹射冲击,探讨了不同幅值(150～600 kN)的弹射冲击荷载作用时重载铁路路基系统动位移的空间分布特征,通过Boussinesq弹性理论与林绣贤多层系统当量理论验证了数值模型的可靠性. 结果分析表明:当作用在轨道上的弹射荷载开始进入卸载状态时,路基系统的竖向动位移达到最大值;结束卸载时,道床顶面存在一定量的残余变形,且残余变形随荷载幅值增长呈线性增长,增长速率约为0.60 × 10?2 mm/kN;在不同荷载幅值下路基动位移沿线路横、纵向均呈对称分布,动位移沿竖向近似呈直线型衰减,且衰减速率随着荷载幅值的增加而增大;荷载幅值越大,路基动位移的轮对效应及道床和基床对钢轨动力的分担作用均越来越显著;路基的动位移峰值与荷载幅值大致呈线性关系,道床顶面的动位移峰值随荷载幅值增长最快,增长速率约为1.27 × 10?2 mm/kN,基床表层与基床底层次之,增长速率分别约为1.23 × 10?2、1.20 × 10?2 mm/kN,路基本体增长最慢,增长速率约为1.10 × 10?2 mm/kN.      

有荷条件下膨胀土分级增湿变形特性试验

为符合实际研究膨胀土的增湿体积变形性质,精心设计了测试方案,完成了16组有荷条件下南宁外环膨胀土分级增湿变形试验,获得了土样含水率变化与体积变形间的相互关系。试验结果表明：上覆压力和试样初始含水率越大,其膨胀率随含水率变化的增量曲线越平缓,最终的膨胀率以及含水率增量越小。基于实测增湿变形参数,推导了南宁膨胀土膨胀变形、上覆压力、初始含水率及含水率增量间的关系式,计算了封闭包盖路堤填芯膨胀土湿度变化所引起的路基变形,提出了物理处治膨胀土路堤施工的建议。     

不同荷载因素对路基边坡稳定性影响的三维有限元分析

为深入研究不同荷载因素对三维路基边坡稳定性的影响,根据有限元强度折减法基本原理,借助专业有限元软件FLAC3D建立模型,针对不同荷载大小、荷载长度、荷载宽度、荷载位置分析路基边坡稳定性系数及临界滑裂面的变化规律。研究结果表明:路基边坡顶面荷载越大,荷载长度越长,边坡的稳定性越弱;荷载中心距离坡顶超过5m范围后,边坡的稳定性基本不受荷载位置影响;荷载大小一定时,荷载宽度对边坡稳定性影响并不显著。这些数值分析结论为路基边坡稳定性研究及滑坡处治提供一定参考价值。     

低改高高速公路路桥过渡段加宽沉降规律

为研究低改高高速公路路桥过渡段加宽后路基的沉降特性,通过有限元建模分析,研究低改高高速公路路桥过渡段加宽的横、纵向断面沉降位移。结果表明:在横断面上,道路沉降主要集中在填筑期及工后5 a内,地基表面竖向位移整体趋近于"盆"形,距离旧路基越远沉降越明显,拓宽侧工后沉降主要集中在2 a内,占工后沉降的64%,在加宽路基中心附近达到最大,水平位移与路基沉降有关。路基拼接位置及加宽路基边坡局部剪应力集中;纵断面上,路基及地基沉降均由桥台向一般路基逐渐增大,差异沉降表现在台后15 m范围内,运营15 a桥台与台后15 m间总差异沉降为7.2 cm,其中工后差异沉降3.0 cm,纵断面剪应力主要集中在台背换填区及桩底区域。     

循环荷载作用下铁路道床的离散元分析

为研究高速有砟道床中存在的累积沉降变化规律,通过PFC离散元软件,建立一定级配的高速铁路散粒体有砟道床的三维离散元模型.选取循环荷载频率分别为5,10,20,30 Hz,荷载幅值为3,5 kN,共8种荷载工况进行数值模拟,分析了道床力学性能,探讨了循环荷载的频率和振幅对道床沉降的影响.研究结果表明:循环荷载频率不超过20 Hz时,荷载频率对道床的沉降量及沉降速率的影响较小;循环荷载频率30 Hz时,其对道床的沉降量及沉降速率的影响显著增大;循环荷载幅值越大,道床的沉降量、沉降速率越大;循环荷载频率越大,道床的垂向刚度越大.     

新疆砾石土低路堤动力特性

以新疆三岔口-莎车高速公路为依托, 基于标准轴载作用下单轮影响范围内的1∶1路基模型试验, 分析了车辆荷载下低路堤的动力特性; 考虑了绿洲区地基在服役期间不同的含水率状态, 根据一般道路设计标准, 将低路堤道路结构分为面层、基层、路基与地基四部分, 模拟了低路堤在不同荷载作用下的动力特性, 研究了动载峰值、频率与重复作用次数对低路堤动力特性的影响。研究结果表明: 不同加载方式下的竖向应力均随路基深度增大而迅速减小, 应力在距路基顶面0.8 m深度处均衰减了69.2%;静载和短时动载作用下各深度处的应力随荷载呈线性变化趋势, 应变则呈非线性变化趋势; 由于不同土层模量的差异, 使得应变在路基与地基中出现了明显的分层现象; 地基含水率的变化对低路堤动力特性的影响非常明显, 当地基含水率从18%增大到28%时, 地基顶面处的应变增大了1.8倍; 短时动载频率的增大对应力和应变的影响都很小, 当动载频率由1 Hz增大到5 Hz时, 路基与地基顶面处的应力分别减小了7%和9%;当静载、短时动载和长时动载的峰值为50 kN时, 短时动载峰值作用下路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的79%~95%和75%~95%, 而长时动载引起的路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的1.0~1.1倍和1.9~3.3倍。      

桩网结构路基格栅加筋作用及其拉力特性研究

为了研究柱网结构路基中土工格栅的加筋作用以及路基在动静荷载下土工格栅拉力的变化特性,建立了高速铁路柱网结构路基足尺物理模型试验装置,用激振器对路基施加动静荷载,利用土压力盒以及布拉格光栅分别监测路基内部土压力以及格栅拉力的变化特征.试验结果分析表明:路基上部荷载对路基内部土拱的稳定性存在影响,随着荷载的增大,土拱出现先强化后弱化的现象;桩土荷载分担比存在上限值,随着桩土差异沉降先增大后减小;当路基上部受到静荷载作用时,土工格栅能够使得桩顶上方承担的静荷载增加约12%,且路基中心处的格栅拉力增长最大;路基在长期动荷载作用下,格栅拉力产生了明显的变化,桩帽中心处的格栅拉力约增长了8%,路基筋材的设计需要考虑路基上方动荷载的影响.      

不同垫层下管桩复合地基现场对比试验研究

为比较管桩+钢筋混凝土板复合地基、管桩+桩帽+土工格室复合地基、管桩+桩帽+土工格栅复合地基的受力和沉降控制效果,开展了3种复合地基处理深厚软土路基的现场试验,分析研究了不同垫层条件下管桩复合地基受力和变形规律,结果表明:路堤荷载作用下,桩顶和桩间土应力由路基中心向路肩、坡脚处逐渐减少,土工格栅垫层时桩土应力比为2.47~5.42,土工格室垫层加固桩土应力比为2.30~6.25;钢筋混凝土板垫层时桩土应力比为8.05~14.81;随着路基填土荷载的增大,土工格栅、土工格室拉力逐渐增大,路肩位置拉力最大,相同荷载作用下土工格室所受拉力大于土工格栅;3种复合地基加固措施中管桩+钢筋混凝土板对路基沉降的加固效果最好,稳定后地基面沉降分别为土工格栅和土工格室桩网复合地基地基面沉降的68.46%和72.56%.      

高速铁路连续屏障减振效果分析

采用傅里叶积分变换的方法求解轨道结构连续弹性三层梁模型在列车作用下的路基动荷载,并结合大型通用有限元软件ANSYS建立路基-屏障-大地有限元模型,边界上采用等效一致三维黏弹性人工边界来确保波穿过截断面时不产生反射;对比分析了典型连续屏障空沟、填充沟的不同屏障参数对高速铁路引起的环境振动的隔振效果,表明隔振沟越深,隔振效果越明显,增加沟宽对屏障的隔振效果影响很小;填充材料与土体的波阻抗差别越大,其隔振效果越好。     

高速公路水泥粉煤灰桩施工技术和质量控制

工程概况某高速公路工程地质情况为上覆第四系全新统冲洪积层粉质黏土,路基下为淤泥、松散粉砂等软弱地层且厚度大,严重影响了路基的稳定性。为了提高路基承载力和路基沉降,应对软土层进行加固处理。地基土的天然承载力不满足上部荷载要求,故对该路基采用水泥粉煤灰桩进行加固处理。     

109国道青海橡皮山段路基填土的冻胀特性研究

以109国道青海橡皮山段发生严重冻胀路段的路基填土为研究对象,通过开敞条件下的室内单向冻结试验,分析了冷却温度、压实度、荷载对土样冻胀特性的影响。结果表明:开敞条件下冷却温度、压实度、荷载对土的冻胀特性影响明显。冷却温度越高,土样的冻胀率越大;压实度越大,土样的冻胀率越小;荷载值越大,土样的冻胀率也越小。     

公路路基下硬壳层的加筋效果研究

我国沿海及内陆湖泊地区软土硬壳层分布广泛,以河北沧州沿海高速公路硬壳层路基为依托,借助ABAQUS有限元分析,研究了硬壳层的加筋效果。主要研究结论如下:a)硬壳层加筋作用明显,公路建设过程中应加以利用;b)软土硬壳层地区路基下硬壳层的加筋效果受到固结时间、上覆荷载等级等因素的影响;c)当在硬壳层上直接填筑路堤时,应该控制路堤填土的填筑速率及停荷时间。     

高速公路箱式通道破坏机理及处治措施

引言箱式通道是高速公路的重要结构物之一,它的变形破坏也是当前高速公路病害的重要形式,因此对其进行研究十分必要。通常原地基由于工程地质条件差、上覆路基荷载不均匀、地基发生不均匀沉降造成通道破坏,使其不能满足使用功能。     

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。      

温度作用下纵连式无砟轨道垂向稳定性研究

为研究纵连式无砟轨道垂向失稳的形态和过程,基于欧拉梁挠曲微分方程推导了温度作用下轨道板上拱波形曲线,得到了上拱矢度与波长的关系;并利用势能驻值原理分析了存在初始上拱时轨道板垂向失稳的平衡路径. 研究表明:与假设变形法相比,解微分方程法精度更高,误差可降低近30%;轨道板的失稳过程包括持稳、胀板和失稳3个阶段,且初始上拱矢度越大,轨道板的持稳极限和胀板极限越小;分析了温度力释放对轨道板上拱平衡路径的影响,表明轨道板失稳的平衡路径会出现强化阶段,且摩擦因数越大,强化阶段出现越早,但变形较小时,温度力释放对轨道板板上拱的影响极小;初始上拱矢度越大,轨道板允许上拱越大,初始上拱小于50 mm时,轨道板难以发生垂向的失稳.      

哈密地区膨胀性泥岩膨胀特性研究

研究哈密地区某高速铁路地基膨胀泥岩的膨胀特性.一方面,在室内确定土体基本力学参数基础上,针对原状泥岩样进行了膨胀力及无荷载情况下膨胀位移试验,获得膨胀力及膨胀位移过程变化曲线;并进行不同含水率、不同干密度情况下重塑土的膨胀力及膨胀位移试验,针对重塑土的膨胀力及膨胀位移的变化规律曲线进行公式拟合,并与原状泥岩的测试数据进行对比分析;另一方面,通过将膨胀力转换为体力加载的方式进行有限元分析计算,模拟计算室内环刀的膨胀位移,并与理论计算结果相互对比.结果表明:膨胀力拟合公式基本能反映泥岩膨胀力值,膨胀位移拟合公式误差较大,转换膨胀力的有限元分析方法可用于室内膨胀位移计算、膨胀力的反算及试验验证.     

高速铁路CFG桩几何尺寸及间距对地基沉降影响的数值模拟研究

CFG复合地基广泛应用于高速铁路无砟轨道建设,高速铁路对地基沉降要求远高于其他形式的路基。为进一步研究这种地基处理方法,应用MIDAS/GTS数值模拟软件建立有限元模型进一步对荷载下CFG桩复合地基沉降变形影响因素进行了系统分析。研究了CFG桩桩长、桩径、桩间距对桩帽顶部及桩间土体的沉降变化的影响,通过综合分析,探讨各因素对复合地基沉降变形的影响。结果表明:在桩地基沉降值增加时呈均匀增长趋势。地基沉降值在桩径和桩间距的临界点时,存在相应的突变现象,而在非临界点附近对桩径与桩间距的变化不敏感。     

交通荷载作用下煤矸石路基变形响应特性分析

交通荷载作用下路基变形是道路工程主要研究问题。对煤矸石填料进行动三轴试验,研究了煤矸石填料变形特性与累积振次、动荷载幅值的变化规律,并依据交通荷载动力特性,对交通荷载作用下路基变形响应进行数值模拟。试验和数值模拟结果表明:煤矸石填料变形随累积振次增加而增长,前期增长速度较快,后期增长速度缓慢且变形值逐渐趋于定值;相同振次条件下,变形随动荷载幅值增加而增长;车辆正下方路基沉降位移随路基深度增加而减小,但减小速率逐渐降低,沉降曲线在深度6 m左右出现明显拐点,表明交通荷载影响深度为6 m左右;路基沉降随行车速度增加而增长,这为道路路基设计提供了依据。     

地铁及国铁荷载共同作用下地基土动力响应分析

结合南京地铁二号线东延线盾构隧道下穿宁芜铁路工程,研究地铁及铁路荷载共同作用下地基土动力响应．利用车辆-轨道耦合模型,计算轮轨垂向力．利用有限单元法分析地铁线路中心线下地基土和国铁路基面弹性变形、加速度随时间的变化规律,以及地基土中动应力分布规律．分析结果表明,在同样的加载条件下,地铁左线和右线地基土弹性变形及加速度随时间变化规律相似,动应力响应较大的区域主要分布在铁路基床表层、拱腰附近和轨枕下方土层．