南宁非饱和膨胀土蠕变特性试验研究

通过压缩蠕变试验与改装的剪应力控制式剪切蠕变试验对南宁非饱和膨胀土进行了系列室内试验研究,探讨了非饱和膨胀土的非线性流变特性。试验结果表明：土体具有明显的非线性流变特性。同时,通过对蠕变曲线的拟合可以发现,南宁非饱和膨胀土的流变可以用Bu体模型来描述,并能得出其相应的本构方程和蠕变方程。     

一维非饱和土固结简化计算的改进方法

对于较高饱和度的非饱和土,通过将孔隙中水、气看作一种混合介质简化固结过程,提出了改进的计算方法.考虑加荷初期,由水、气、土骨架共同承担荷载建立平衡方程,求得三者分担的应力和土体体积压缩量;固结过程中,将水和气看成混合的可压缩流体,建立混合流体的连续性方程,求解混合流体压力;同时考虑孔隙比和饱和度的变化,将孔隙水与混合流体的流量联系,建立改进的水连续性方程,求解水压力,进而求得气压力,吸力和土体的压缩量.结果表明:一维非饱和土的加载及固结中孔隙水压、有效应力、体变及饱和度的变化合理,体变计算值接近于试验值.该方法正确.     

低温冻土地区的软土路基蠕变沉降数值分析

为了研究低温冻土地区软土路基蠕变变形规律,考虑低温和含水率对软土路基蠕变特性的影响,结合KBurgers-MC模型,建立了软土路基的蠕变损伤本构模型。利用C++语言编写了蠕变损伤模型动态链接库文件,通过FLAC~(3D)软件对东港高速公路软土路基蠕变进行数值计算,计算结果表明:桩长对软土路基蠕变沉降有着重要的影响,增加桩长后软土路基蠕变沉降量、蠕变速率和塑性区明显减小;低温环境下含水状态的路基蠕变沉降值小于干燥状态,然而当含水率超过一定界限时路基会发生冻胀现象,导致蠕变沉降量增大;路基的蠕变速率随着温度的升高逐渐增大。将现场监测与数值计算结果进行比较,验证了数值计算的准确性,研究结果对于北方沿海软土路基蠕变沉降的防治具有指导意义。     

非饱和土路基毛细作用分析

为研究毛细作用对非饱和土路基土含水量的影响,分析了非饱和土路基毛细作用现象机理,探讨了毛细水上升高度的影响因素,在土颗粒等粒径假设下导出了毛细水上升高度与时间、土颗粒大小排列关系及毛细水半径效应;利用多孔介质理论建立路基土毛细作用多孔介质模型,探讨了多孔介质模型下的非饱和土渗透率关系;基于毛细水流质量守恒和路基毛细作用模型及土-水特征曲线,求得路基毛细水达到最大高度所需要的时间和单位体积路基土毛细作用下含水量的变化关系。路基含水量与地下水位(GWL)具体试验观测数据对比表明:毛细作用对路基含水量变化的影响较显著。     

考虑固液二相互态特性的流固耦合模型

为研究岩土体内的流固耦合作用对道路工程中道路建筑物/构筑物的变形和沉降，聚焦于构建考虑固液二相互态特性的流固耦合模型，首先构建以含水率为参数的固相物性参数方程（弹性模量、体积模量、极限偏应力）和以孔隙比为参数的液相物性参数方程（饱和含水率、残余含水率、Gardner模型参数），其次建立考虑固液二相互态影响的固相本构方程（邓肯-张模型）和液相本构方程（Gardner模型），之后将新构建的本构方程与固液二相控制方程联合使用构建出考虑固液二相互态特性影响的流固耦合模型。以非饱和黄土为研究对象，利用数值模拟软件构建考虑固液二相互态影响的非饱和土流固耦合数值模型，探索固液二相互态特性对非饱和土流固耦合影响机制。研究结果表明：随着含水率的增大，固相物性参数（弹性模量、体积模量、极限偏应力）均呈减小的趋势；含水率增大使得土体强度减小，表现为达到相同的应变，土体的应力减小；含水率增大，相同的变形情况下，土体所承受的荷载变小。随着孔隙比的增加，饱和含水率线性增加，残余含水率线性减小，Gardner模型参数β呈指数减小，土体内有效饱和度也随之增加；孔隙比增大还会导致土体饱和渗透能力的减小，非饱和相对渗透系数增加。在相同的载荷条件下，相较于未考虑互态影响的流固耦合模型，考虑互态影响的模型模拟的土体变形量较大，含水率、压力水头较小。     

基于平板载荷试验对黏性渗流固结理论的分析

针对经典的太沙基一维固结理论所采用的弹簧-水-活塞板模型中的不足，结合益阳地区土的特性，提出了修正后的弹簧-黏滞壶-水-活塞板模型。该模型利用土体单元在单位时间内的压缩量与土中孔隙体积的变化量相等的等量关系，推导出新的渗流固结方程。结合边界条件，利用修正后的渗流固结方程，求得计算土层内任一点的超孔隙水压力，从而进一步求得该点的沉降量。为了验证该方程的合理性，现场实施了保真度较高，对土体扰动较小的原位平板载荷试验，通过试验结果得到的p-s曲线计算沉降，并与修正后的渗流固结理论得到的沉降量进行对比。     

海绵城市道路种植土-碎石绿化带的雨水入渗

种植土-碎石绿化带是海绵城市道路雨水入渗的重要组成部分。为分析种植土-碎石绿化带雨水入渗能力,将负孔隙水压力与相对渗透系数和体积含水率之间的关系简化为指数函数,利用试验数据对其进行了验证。基于非饱和渗流方程和拉普拉斯变换,给出了绿化带雨水入渗的数学模型。利用该模型分析了降雨条件下石家庄汇明路植被土-碎石绿化带雨水入渗特征,讨论了不同降雨条件下雨水入渗的特征和影响雨水入渗的因素。结果表明:(1)负孔隙水压力与有效饱和度和相对渗透系数之间都呈指数函数关系,可以利用负孔隙水压力与有效饱和度之间的关系推测非饱和土的渗透系数;(2)随着雨水入渗,地表处的负孔隙水压力迅速减小,植被土的体积含水率逐渐增加,植被土逐渐从非饱和状态向饱和状态过渡,雨水入渗也由非饱和入渗转变为饱和入渗;(3)随α增加,植被土上部的负孔隙水压力降低更快,表层土更快饱和,然而下部土体的负孔隙水压力降低反而趋缓;(4)降雨强度影响着植被土的设计入渗能力,降雨强度小时,雨水完全入渗,随着降雨强度增大,其设计入渗能力降低,雨量径流系数快速增加;(5)降雨强度和植被耐水湿时间是植被土设计入渗水量的重要参数,给出了植被土设计入渗水量计算方法。     

南友高速公路膨胀土的本构模型和破坏模式

以南友高速公路等工程中的典型膨胀土为研究对象,针对路基破坏的显著特点和非饱和土本质特性,设计并开展了系列室内试验,同时进行理论分析,提出工程实用型非饱和膨胀土本构模型.     

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.     

风积沙路基土土-水特征曲线温度效应研究

风积沙非饱和土是沙漠地区公路路基主要填筑材料，其力学性能受赋存气候环境温度影响显著。为研究温度变化对风积沙路基土土-水特性影响规律，在考虑温度对非饱和土表面张力和润湿系数综合影响的基础上，推导建立能够反映温度变化效应的土-水特征曲线模型方程，并基于ASTM D5298滤纸法测试不同干密度风积沙路基土土样在20℃、40℃和60℃条件下达到平衡时的土-水特征曲线，验证建立模型的合理性。结果表明：风积沙土-水特征理论模型曲线与实测值吻合良好，相关系数均在0.93以上，模型合理有效；在高温或低吸力区，温度对风积沙土-水特性影响显著，随着温度升高，土-水特征曲线整体向右下方偏移；在含水率较低的高吸力区，风积沙基质吸力对干密度变化更加敏感，干密度越大，基质吸力越大。所得结论为利用非饱和土理论研究风积沙路基土力学性能奠定了理论基础。     

连续降雨入渗作用下非饱和土路基稳定性研究

为了分析连续降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响，依托G30₁₁线（青海境）察尔汗-格尔木高速公路工程，基于非饱和土路基降雨入渗机理，建立公路路基降雨入渗计算模型，对比分析了非饱和土路基在降雨入渗作用下的孔压、沉降、位移与含水率随时间、空间（水平向、竖向）的分布规律，同时界定了路基降雨入渗影响范围。结果表明:在降雨入渗过程中，地表饱和区域逐渐向路基上部非饱和区域扩展，上部路基基质吸力和土体强度逐渐降低，但土体孔压和含水率逐渐增大。     

基于FLAC3D的堆载预压结合塑料排水板软土路基复合加固研究

在城市道路建设过程中,通常会遇到各种地质情况,软土地基是常见的地质问题之一。城市道路的路基是路面的基础,应满足强度、变形和稳定性的要求,由于软土具有天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低等特点,当遇到软土作为路基基础时,应采取各类地基加固处理措施来对软土地基进行处理,使得城市道路能满足设计的要求。以湖南省益阳市经济开发区团圆南路道路工程为案例,通过FLAC3D数值计算,详细介绍了建立软土路基堆载预压结合塑料排水板复合加固有限差分法模型的步骤,通过数值模拟得到软土地基在堆载预压结合塑料排水板作用下的响应情况,并得到预压荷载施加后超静孔隙水压力消散规律,揭示了软土路基在堆载预压结合塑料排水板作用下的孔隙水压力、固结沉降分布特征,最终,获得了软土路基土体中孔隙水压力、各层总沉降、各层的分层沉降随着深度方向的变化规律,研究结论对软土地基处理起到很好的指导作用。     

武广高速铁路咸宁段软基沉降分析

根据武广高速铁路软土地基沉降的实际测量数据,研究软土地基沉降的竖向、侧向位移及超静孔隙水压力随时间变化的一般规律,采用非线性分析软件ADINA建立路基土体固结沉降的有限元模型,并将有限元计算结果与实测数据相比较,吻合程度较高,并说明了存在少许差异的原因。     

基于PLAXIS的高水位路基沉降分析

运用PLAXIS对一实例工程设计进行了高水位路基沉降分析,并对路基坡脚点位移、超静水压、施工安全系数等进行了分析。针对该工程的实际情况,考虑到沉降引起的有效应力变化,做了更新网格分析。结果表明:①在具有高水位的软土层上修筑路基将导致孔隙水压增加,最大静水压位于路基中心之下;②各施工阶段皆处于安全状态;③使用更新网格和更新水压可以真实地分析土的沉降。     

一维土柱高压充气阻渗法的数值模拟

滑坡高压充气阻渗法是一种全新的滑坡抢险方法,目的是通过主动方式阻止水流入渗,可以作为一种防止滑坡的抢救性措施。高压充气阻渗法利用了空气可以阻止水流入渗的原理,其阻渗过程是空气驱替水的水气二相流过程。通过有限元数值模拟,综合考虑水气二相流的影响,分析比较了充气和不充气两种情况下一维土柱降雨入渗过程中孔隙水压力、孔隙气压力、体积含水量的变化过程。结果表明：高压充气阻渗法可以减缓水流入渗速度,有效阻止水流入渗。最后还提出了提高高压充气阻渗法数值模拟精度的三点意见。     

深厚软基抛石挤淤技术应用研究

为研究抛石挤淤在深厚软粘土地基中的置换机理和效果,通过室内离心模型试验并结合现场检测及监测等多种手段,对抛石挤淤技术在连云港地区深厚软粘土中的应用情况展开系统研究。研究结果表明:抛石挤淤体通过加快下卧层孔压消散来提高地基强度,同时路基两侧的反压护道能有效限制挤淤体的扩散;抛石挤淤浅层换填方式能大幅提高淤泥路基强度,挤淤后路基侧向变形稳定;对于石料来源丰富的地区,抛石挤淤工法具有施工进度快且经济节约的优点,值得推广。     

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.     

软土路基真空-堆载预压沉降变形特征及卸载时机研究

针对处于沿海滩涂软土路基之上的铁路专用线,采用真空-堆载联合预压的方案加固路基地基,开展了大量的表层沉降、孔隙水压力、分层沉降等观测项目.据实测资料,分析了地基表面的沉降规律,并考虑了地基分层沉降与孔隙水压力的变化规律,全面揭示了整个地基地层的沉降变化特征.运用双曲线合理地预测了工后沉降,且推算出地基整体的固结度;采用工后沉降与地基固结度建立卸载时机判别标准.结果表明:真空-堆载联合预压的处理方案有效地加固了沿海滩涂软土地基;全面考虑地基表面沉降、分层沉降及孔隙水压力,并采用工后沉降与地基固结度相结合的方式,为堆载预压的卸载时机判别标准研究提供了一种新的思路.     

毛细阻滞型路基湿化病害中吸力分布规律

路基中的水分运移是引起公路湿化病害（工后沉降、差异沉降以及承载特性变化）的主要原因。然而,现有路基处理加固方式均属于内在处理,不能从本质上解决水分运移引起的病害,不仅增加成本,并且其长期性能尚不清楚。针对现有非饱和路基的内部水分运移规律进行研究,根据非饱和路基水分运移规律,一种新型路基形式被提出。在路基填土边坡上添加毛细阻滞层,进而有效减小路基中的水分运移。基于CODE_BRIGHT软件,通过比较有无毛细阻滞层的孔隙水压力和体积含水率分布,验证了毛细阻滞层在非饱和路基中的可行性。结果表明,毛细阻滞层下的路基,基质吸力变化明显减少。其影响范围缩小了80％,影响深度仅涉及到路基顶部．基质吸力的变化仅占普通路基的13％。根据吸力变化趋势可以预见,毛细阻滞层可以有效地降低路基的工后沉降和不均匀沉降。