强夯法加固铁路松软土地基现场试验研究

结合强夯法加固铁路饱和松软土地基的现场测试试验,研究强夯过程中地层孔隙水压力的增长和消散规律、孔隙水压力的空间分布特征、地表位移和地层深处沉降的变化规律以及加固后的地基承载力。结果表明,强夯荷载作用下,孔隙水压力的影响范围可以达到水平距离4.75m和深度6m,在第1遍和第2遍强夯作用后经过约4～6d,孔隙水压力消散率能达到90%以上;同时,土层较深处的沉降量也十分显著,在第1遍强夯荷载作用后,3.8m深处的沉降量可以达到10.7cm。因此,用强夯法加固饱和松软土地基可行,加固后的地基承载力特征值可达240kPa。     

填土和车载对桥墩桩稳定性的影响研究

在分析桥墩桩受力特征的基础上,应用极限平衡法和数值模拟方法,对填土荷载和汽车荷载作用下桥墩桩的稳定性进行了研究,分析了桥墩桩在复杂荷载下剪力和弯矩的变化及土体的变形特征,并对比分析了极限平衡法和数值模拟方法。得到以下结论:汽车荷载是影响桥墩桩稳定性的关键因素,在汽车荷载作用下桥墩桩的最大弯矩约为填土荷载作用下的10倍,剪力约为1.25倍,桥墩桩顶部地表变形约2.5倍;极限平衡法得到的结果较数值模拟方法偏安全,在相同的工况下,极限平衡法计算得到的最大弯矩约为数值模拟方法得到的最大弯矩的1.6倍,最大弯矩出现的位置相同,均为距离地表8 m处,而剪力值基本相当。     

填石路堤强夯加固施工参数及路基动应力响应规律研究

贵州西部山区的高速公路常采用高填石路堤,强夯法是控制高填石路堤填筑质量的有效方法之一。为确定填石路堤的强夯加固施工技术参数、探讨强夯冲击能量作用下填石路堤内部动应力响应规律,通过现场试验和FLAC3D数值模拟进行研究。采用动土压力盒、位移观测元件,测试强夯冲击能量作用下的动应力以及夯坑沉降量、夯锤周边地表变形等数据,并将现场测试结果与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明:在夯击能量3 000 kN·m下,强夯加固单点夯击次数为12击、夯点间距为4.5 m;强夯作用下填石路堤内部动应力峰值随深度呈指数形式衰减,并且根据动应力峰值的随深度衰减曲线,获得了夯击能量3 000 kN·m下填石路堤强夯有效加固深度为5.0 m。研究结果可为类似工程确定强夯加固施工参数及有效加固深度提供指导。     

填海区地铁盾构隧道下穿公路施工地层沉降规律的数值模拟

以深圳地铁2号线盾构隧道下穿填海区滨海大道公路为背景,利用非线性有限元分析软件ABAQUS建立三维有限元模型,研究在隧道施工扰动下,地表的横向沉降和纵向沉降、地层的水平位移和分层沉降的变形规律.仿真计算结果表明:在隧道横断面方向上地表沉降近似呈正态分布,在纵断面方向上地表沉降槽宽度约为15.0 m;距隧道开挖面越近,地层水平位移受车辆荷载和隧道开挖扰动越大;在车辆荷载作用区域,地表沉降和地层水平位移均大于非车辆荷载作用区域,地层的分层沉降和沉降槽宽度均随着地层埋深增加而减小,地层的上部沉降普遍大于下部;在非车辆荷载作用区域,隧道中心线上方的土体沉降随着地层埋深的增加而增加.     

高速铁路无砟轨道陡坡路基桩板墙侧向位移的影响分析

针对陡坡地段路肩式桩板墙侧向位移对高速铁路无砟轨道路基沉降的影响。采用有限元数值分析并结合现场实测,以某高速铁路无砟轨道陡坡地段路肩式桩板墙工点为原型,通过逐步释放墙顶侧向位移,分析墙背土压力的变化规律;研究由此产生的路基面附加沉降大小及分布形态;建立特征部位处附加沉降与墙顶侧向位移的函数关系。研究结果表明:墙背土压力沿墙背呈先增加后减小的分布形态,最大值出现在墙顶以下6~7 m之间,现场工况条件下墙后土体已进入主动状态;墙顶侧向位移引起的路基面附加沉降沿路基横断面近似呈三角形分布,其影响范围约为17.2 m;墙顶侧向位移与路基面附加沉降基本呈线性关系;现场工点墙顶侧向位移s与近墙钢轨轨下路基面沉降e的解析关系为e=0.4s,工后墙体侧向位移引起的路基面附加沉降仅为工后沉降规范允许值的13%。     

高填方路堤强夯试验与数值模拟研究

在现场进行单点夯击试验,然后,通过数值模拟进行研究。得出:4种夯击能量在5.5 m的深度处的下沉位移均达到5.0~7.0 cm;但是在深度超过6.0 m之后产生的沉降量几乎相等,各点的地表隆起量只在夯锤边缘2.0 m内有影响,超过这个距离,夯击对土体的隆起量的影响甚微。数值分析和现场试验所揭示的土体应力应变规律相同且数值相近;对于直径为2 m的夯锤,土体在1200 kN.m夯击能作用下的有效影响深度为4~6 m,锤间距(中心距)不宜大于3.5 m。上述试验和数值模拟成果可为同类条件下路基强夯加固施工提供参考。     

高速铁路强夯地基沉降的离心模型试验研究

为准确掌握中等压缩性土地基在路堤荷载下的沉降变形规律,应用TLJ-2型土工离心试验机模拟强夯加固地基,研究高速铁路中等压缩性土地基的附加应力和分层沉降特征。通过与现场填筑试验对比,分析离心模型试验预测原型地基分层沉降的精度,提出沉降修正系数取值范围,为今后中等压缩性土地基加固技术优化提供借鉴。结果表明:路基基底中心应力比路肩下大,符合柔性基底应力分布形式;附加应力随地基深度增加而减小,强夯影响深度内附加应力衰减较快,而影响范围以下衰减减缓;铺轨运营550d后,地基工后沉降逐渐趋于稳定,工后沉降值远小于施工阶段地基的总沉降;离心模型试验预测地基单位分层压缩量的精度较高,而对于不同施工阶段离心模型试验预测地基沉降的精度存在差异,沉降修正系数的引入能够较为真实地反映现场地基沉降特性。     

深部缩径缺陷桩的透明土模型试验研究

针对传统室内模型试验无法了解缩径桩桩周土体内部位移场的缺点,利用透明土和粒子图像测速技术研究深部不同缩径参数对单桩承载特性和桩周土体位移场的影响.通过对比分析完整桩和缩径桩的荷载-沉降曲线以及桩周土体位移场发现:缩径径向尺寸对基桩极限承载力的影响大于缩径长度;当荷载达到极限承载力时,桩端土出现扇形的位移面,桩顶周围的桩侧土仍随着桩体的沉降而下移,但是桩端周围的桩侧土却出现逆桩身上移的现象;缩径的存在会增加桩侧土体的变形范围,使桩侧土和桩端土的变形区域发生贯穿,形成整体的大变形;缩径长度对桩侧土变形范围的影响程度大于缩径径向尺寸.该研究结果可以为缩径桩的加固处理提供参考.     

高速公路湖相软土地基粉喷桩处治效果研究

天然软土地基上直接修建高速公路具有工后沉降大、固结时间长、不均匀沉降明显等特点,必须进行加固处理.以拟建济宁-徐州段高速公路通过南四湖近百公里的湖相软土地区为工程背景,基于FLAC-3D流固耦合数值模拟手段,对填土荷载作用下软土地基采用粉喷桩处治前后的沉降变形规律进行了系统的研究,对比分析了天然地基与粉喷桩复合地基的沉降、侧向位移及孔压等指标的变化规律,认为采用粉喷桩加固湖相软土地基可较好的控制路基工后沉降,防止地基失稳.     

螺纹桩和水泥搅拌组合桩地基处理数值模拟

基于蒙西华中铁路君山车站实际软土地基处理情况,运用FLAC 3D建立桩土二维有限元模型,比较分析螺纹桩和水泥搅拌桩组合桩在不同布置方式和不同桩间距工况下,地基土的竖向沉降、侧向位移以及地基土体的稳定安全系数。研究结果表明:组合桩在分开布置和交叉布置工况,随着桩间距的增加,地基土体竖向沉降量和水平向位移都增加,土体稳定安全系数随着桩间距的增加而减小,说明增大桩间距不利于土体稳定;在桩间距一定的情况下,桩体在分开布置工况下的竖向沉降量和水平向位移相比交叉布置工况有所减小,说明桩体分开布置有利于减小土体变形;当桩间距小于等于3倍桩径时,桩体分开布置的加固效果更明显,当桩间距大于4倍桩径时,桩体交叉布置的加固效果更明显。计算结果为软土地基处理提供了理论依据。     

交通荷载作用下土体黏弹塑性疲劳本构模型

路基工后沉降是路基填土在车辆动荷载及其自重作用下发生蠕变引起的,因此研究土体在交通荷载作用下的蠕变特性对预测路基工后沉降有较大意义。为利用流变力学理论成果,将车辆动荷载和路基土自重荷载简化的组合荷载做等效处理。基于分数阶微积分构建分数阶黏壶,将分数阶黏壶替换西原模型黏塑性体中常值黏性元件,即得到一种土体黏弹塑性疲劳本构模型。当组合荷载上限应力大于土体临界动应力时,模型为分数阶西原模型,可反映土体破坏型疲劳变形规律;反之,则为反映土体稳定型疲劳变形规律的广义Kelvin模型。结果表明:该模型能较好地描述交通荷载作用下土体疲劳变形特性,对试验数据拟合的相关系数在0.91以上。     

梁场强夯加固试验与数值模拟研究

结合某客运专线梁场强夯加固工程,根据强夯的动附加应力理论公式,分析了该梁场在2种夯击能量下以不同扩散角度进行扩散时的动附加应力的分布规律;利用数值模拟的方法,结合该梁场的地质条件,分析了该梁场在夯击作用下,夯点中心竖向位移随深度方向的衰减规律以及土体竖向位移随水平距离的变化规律.在对理论计算和数值模拟结果的综合分析基础上,结合强夯后检测结果,提出了强夯加固设计参数.强夯后地基承载力和夯击试验以及压缩模量计算结果表明,本次强夯加固效果显著.     

填海路基强夯加固设计

日照港岚山北港区油码头灌区铁路专用线港内站处于填海区,填土厚度大,堆填的时间短,不可作为建筑物的天然地基,结合本工程提出地基强夯加固措施,有效加固深度10 m,选用锤重200 kN,锤落距15 m,单击夯击能3 000 kN.m,并进行工后效果检验。     

地铁隧道下卧土体动力特性模型试验研究

研究目的:地铁车辆动荷载的长期作用会使隧道产生不同程度的沉降,对其运营稳定性产生不利的影响,对于饱和软土地层条件,隧道的沉降更为明显。开展动荷载作用下地铁隧道下卧土体的动力稳定性研究,有助于正确认识地铁运营荷载对周围土体的影响,并为隧道周围土体的加固提供依据。研究结论:通过分析盾构隧道的运营受力特征,设计了物理模拟试验系统,对地铁盾构隧道下卧粉质黏土的动力特性进行了研究,分析了不同荷载幅值、不同频率条件下隧道下卧粉质黏土的动力响应特性,并对动荷载作用下隧道的沉降特征进行了分析。试验结果表明,盾构隧道下卧粉质黏土在动荷载的作用下,土体的动力响应随距离的增加而衰减,且距离隧道越近衰减趋势越明显。动荷载峰值越大,隧道沉降越大;荷载峰值相同、振动次数一定时,荷载振动频率越低,隧道的竖向沉降越大。     

高速铁路上覆厚砂层下卧厚淤泥层地基不同处理方法的加固效果对比

针对厦深高速铁路沿线广泛分布上覆厚砂层、下卧厚淤泥层的双层软土地基,在厦深铁路螺河DK333—DK336试验段采用预应力管桩、旋喷桩和强夯等处理方式加固地基不同部位,通过原位测试得到各处理方式下地基的变形特性,对不同处理方式的加固效果进行研究。结果表明:为达到消除工后地基沉降的目的,根据该高速铁路地基上覆厚砂层、下卧厚淤泥层的特点,应将地基处理的重点放在填土荷载所产生附加应力影响范围内的淤泥层上,这样获得的加固效率才最高;管桩虽可同时加固上覆砂层和下卧淤泥层,使地基沉降量最小,但没有利用路基堆载对砂土地基的预压作用,也没有区别对待砂层与淤泥层沉降变形对工后沉降的影响,因此加固效率较低,经济效益较差;强夯仅能加固上部砂层,而下卧淤泥层并没有得到加固,地基将产生很大的工后沉降,因此加固效果最差;旋喷桩虽仅加固了下卧淤泥层,但由于利用路基堆载对上覆砂层进行了预压,因此对控制地基工后沉降能达到与管桩加固全部土层相近的效果,加固效率最高,经济效益最好。     

整体式桥梁力学性能的关键参数分析

以深圳市南坪快速路立交主线桥为背景,基于该桥的空间实体有限元模型,采用单一参数控制法,研究桥台高度、台后填土抗力、桩侧土体抗力3个变量在温升、温降2种工况下对桥梁结构的应力、位移等静力指标和基频、反应谱等动力指标的影响。研究结果表明:桥台增高,台后土压力随之增大,桩基顶顺桥向水平位移减小,自振基频增加;台背填土抗力增加,直接减小了桩基顶水平位移,提高自振频率;桩侧土抗力增加,提高了结构整体刚度,地震荷载作用下结构顺桥向水平位移减小。     

大直径泥水平衡盾构浅覆土始发数值分析

依托新建京张铁路清华园隧道工程,使用有限差分软件对大直径泥水平衡盾构的浅覆土始发掘进进行数值模拟。结果表明,未加固地层条件下,盾构始发时开挖面无法自稳。通过对比分析不同加固范围条件下洞门中心土体的挤出变形以及地表沉降变化规律,提出盾构始发地层加固的最佳范围,并获得在该加固范围下土体扰动引起的地表位移分布特征。     

强夯作用下地基超孔隙水压力的变化规律现场试验研究北大核心

通过在济（南）乐（陵）高速公路试验区地层不同深度埋设孔隙水压力计,观测并分析强夯过程中超孔隙水压力的变化规律。结果表明：在1 500 k N·m夯击能夯击后,强夯最大影响深度可达8.5 m,有效加固深度约为6 m,有效加固深度系数为0.490;浅层超孔隙水压力增量大于深层超孔隙水压力增量;强夯径向影响宽度可达6 m,有效加固宽度为2-4 m;单点夯后6 h超孔隙水压力趋于稳定,24 h超孔隙水压力基本消散。另外,通过室内标准贯入度试验验证了该地基采用强夯处理后加固效果明显,7 m深度内土体地基承载力大幅提高。     

强夯作用下地基超孔隙水压力的变化规律现场试验研究

通过在济(南)乐(陵)高速公路试验区地层不同深度埋设孔隙水压力计,观测并分析强夯过程中超孔隙水压力的变化规律。结果表明:在1 500 k N·m夯击能夯击后,强夯最大影响深度可达8.5 m,有效加固深度约为6 m,有效加固深度系数为0.490;浅层超孔隙水压力增量大于深层超孔隙水压力增量;强夯径向影响宽度可达6 m,有效加固宽度为2~4 m;单点夯后6 h超孔隙水压力趋于稳定,24 h超孔隙水压力基本消散。另外,通过室内标准贯入度试验验证了该地基采用强夯处理后加固效果明显,7 m深度内土体地基承载力大幅提高。     

不同工况下盾构始发掘进的数值分析

结合南京地铁十号线过江隧道东端头盾构始发工程,介绍了该工程实际采用的加固方式及工艺,并对不同工况下盾构始发掘进进行了数值模拟分析,为始发施工安全提供参考依据.数值模拟结果表明:当封门凿除后,土体向工作井内移动,盾构推进方向最大位移发生在暴露掌子面的中心处,达到16.00 mm,强加固区土体的变形不是板块受压变形;凿除封门以及盾构完全推进加固区工况下对地面几乎无影响,盾构即将离开加固区时地面位移有所增大;除了与管片的接触部分,加固区土体受力均在设计值范围之内,并且有较多富裕;盾构机在脱离加固区时不会产生明显的“磕头”现象.