基于三维Merchant模型的公路改扩建工程路基变形特性研究

为进一步分析不均匀沉降对改扩建工程的影响,提出了适用于新疆地区的拼接路基填筑材料设计指标,采用有限元法分析了填筑材料特性对改扩建公路的影响。首先,介绍了三维DruckerPrager模型表达式。考虑到Drucker-Prager模型无法模拟路基工后沉降中存在的蠕变变形,采用了三维Merchant模型的Prony级数表达式模拟蠕变变形量。依据连霍高速(G30)新疆境内小草湖—乌鲁木齐段改扩建工程标准断面参数,建立了有限元模型并探讨了填筑材料物理参数对新旧路堤附加变形、沉降差异和路面变形的影响规律。结果表明:随着填筑材料弹性模量的增加,新旧路堤附加变形、沉降和沥青路面变形显著减少;拼接路基竖向位移和不均匀沉降随着黏聚力c的减小,先减小后增大。黏聚力c和内摩擦角j主要影响范围是新路基中心至右路肩处。     

公路软土地基粉喷桩加固方案优化分析

为合理确定软土地基粉喷桩复合地基加固方案,根据设计资料初步确定粉喷桩加固方案,采用有限元软件建立计算模型对粉喷桩复合地基变形影响因素进行分析。分析计算结果,得出随桩间距的增加路基沉降增加,随桩体弹性模量的增加路基沉降和水平位移不断下降,随垫层弹性模量的增加路基各指标变形下降。全面考虑确定粉喷桩桩间距合理取值范围为1.2～1.5 m,桩体和垫层弹性模量取值应在100 000 kPa左右。     

红砂岩风化土路基填料力学特性研究

红砂岩风化土比较松散,颗粒较均匀,粘聚力较小。红砂岩风化土常作为路基填料,且具有特有的力学性质。选择赣南地区有代表性的红砂岩风化土,对其进行颗粒级配、界限含水率,最大干密度等试验,在此基础上进行了红砂岩风化土的回弹模量、固结试验和CBR试验。采用图表与回归分析相结合的方法分析了红砂岩风化土的单位压力—回弹变形、压力—压缩模量、单位压力—贯入量等性质,对红砂岩风化土作为高等级公路路基填料的施工和质量控制具有重要的指导意义。     

高填方路基沉降变形影响因素模拟分析

为分析各类因素对高填方路基沉降的影响,建立模型模拟分析在不同因素作用下路基沉降的变化规律。运用ANSYS软件建立模型进行模拟分析,对不同填筑高度、边坡坡度、压实度和填料的路基沉降变形进行模拟计算,并结合现场实测结果进行对比分析确定可靠性。模拟计算结果表明：路基沉降随填方高度呈现线性增加,随路基压实度的提高而线性下降,随填料容重的提高不断下降,下降幅度随路基坡度变缓而减小。结合现场监测数据进行对比分析,得出模拟计算值相对较高,偏差最大值为5.95%,实测值与模拟计算值比较接近,说明模拟计算准确率较高,可用于高填方路基沉降变形分析。     

高速公路双侧拼宽路基差异沉降影响因素分析

为确定各类施工因素对双侧拼宽路基差异沉降的影响，采用有限元模拟分析和现场监测两种方法进行研究。根据设计资料，利用有限元分析软件建立有限元模型，分析得出随填筑高度、路基填料重度的增加，新旧路基沉降量和差异沉降量随之增加，但随路基填料压缩模量的增加而下降。通过对比分析得出，路基沉降数值模拟计算结果和现场监测结果基本一致，路基沉降变化规律相同。     

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。     

高速铁路软土路基沉降的因素敏感性分析

运用弹塑性有限元法,分析各影响因素与路基沉降的相关关系,计算各因素的敏感度,找出影响路基沉降的主要因素.由计算和分析可知,在影响路基沉降的诸因素中,管桩长度的敏感度最大,软土层厚度次之,软土的内摩擦角敏感度最小.在软土各岩土体参数中,弹性模量和粘聚力对路基沉降的影响也比较大.在软土层比较厚、弹性模量和粘聚力均比较小时,路基的沉降比较大.在软土路基的加固措施中,增大管桩长度,对控制路基沉降的效果比较好;而增大筏板厚度,对控制路基沉降的效果则不明显.     

冻融循环对路基填料回弹模量影响的试验研究

针对冻土地区的路基填料开展冻融循环试验，分析在冻融循环作用下，路基填料中粉黏粒含量和含水率对路基土回弹模量的影响。研究结果表明：随着粉黏粒的含量的增加，最大干密度表现为先增大后减小的趋势，最大干密度为2.320 g/cm³,对应的粉黏粒含量为12%。粉黏粒含量与最佳含水率呈现线性增加的关系。粉黏粒掺量高对回弹模量的影响较大，粉黏粒掺量低对回弹模量的影响较小。随着含水率的增加，回弹模量逐渐减小。在-5～0℃这个区间范围，土样的回弹模量快递下降，温度对土样的弹性模量显著。当粉黏粒掺量大于12%时，冻融循环和含水率对回弹模量折减系数影响较大，当粉黏粒掺量为9%时，冻融循环和含水率对回弹模量折减系数影响基本没有影响。     

黄土地区地铁施工地层参数敏感性分析

针对黄土地区某地铁区间隧道盾构施工引起地层沉降位移,通过FLAC3D三维有限差分软件,模拟了实际地层条件及盾构施工方法,分析了地层的弹性模量、黏聚力、摩擦角对地表沉降的影响。研究得到了黄土地层弹性模量、黏聚力、摩擦角对数值仿真运算的影响范围,对工程的设计和施工起到了一定的指导意义。     

冲击碾压在高填方路基中的应用研究

采用冲击碾压技术对高填方路基进行冲压补强,测试分析路基在冲击碾压作用下相关力学参数的变化,以确定更优化的相关施工参数:主要考虑了冲压遍数对路基沉降变形、路基不同深度处压实度、路基填料最大干密度及整体强度的影响.结果表明:随碾压遍数的增加,路基沉降量增加,其增量曲线趋于收敛;碾压20～25遍可以起到对路基较好补强的作用,...     

考虑分层填筑的高路堤沉降变形特性分析

为研究高路堤动态填筑全过程沉降变形特性,基于非线性有限元数值模拟,对比分析高路堤与一般路堤分层动态填筑过程中地基面沉降、路堤面沉降和坡脚处地基剖面侧向位移的分布演变规律,讨论填料轻质化、压实度提高对沉降变形的影响。研究发现:高路堤分层填筑全过程中堤身荷载不容忽视,采用轻质填料可极大减小高路堤的压缩变形和地基沉降;随着压实度的提高,如路堤填土弹性模量增加2倍,高路堤路基面沉降则减小16. 9%,而地基面沉降和坡脚处地基剖面侧向位移影响甚微。     

山区高速公路路基沉降影响因素研究

以河北省保定一阜平高速公路路基工程为研究对象,应用有限元程序建立路基沉降计算模型,分析了不同地基土性质、路堤高度、路堤填料性质条件下路基沉降变形特性,并结合现场沉降观测数据研究了土基变形模量、路基高度、路堤填料容重、路堤变形模量及施工时间对山区高速公路路基沉降的影响规律,为山区高速公路路基差异沉降控制提供参考依据。     

围岩含水率变化对红砂岩隧道开挖影响的研究

文章通过数理统计的方法分析了红砂岩的含水率随浸水时间的变化关系以及各项力学参数与含水率变化之间的规律, 以此统计得到了红砂岩力学参数随浸水时间变化的关系。并模拟了红砂岩隧道的开挖过程, 围岩含水率的增加将会对隧道拱顶沉降、洞身收敛、喷混结构内力和锚杆轴力变大, 且围岩变形持续时间也有一定增大。     

余弦型路基沉降对纵连板式无砟轨道变形与层间接触性状的影响

基于前期开发的高速铁路基础变形诱发轨道结构变形与层间接触性状演变的通用表征模型，引入余弦型路基沉降描述函数，引入用以刻画轨道-路基间接触非线性的Heaviside函数，推导余弦型路基沉降下纵连板式无砟轨道各层结构的变形方程，利用渐进性接近法求解含接触非线性的超静定方程，进而分析余弦型路基沉降对轨道各层结构变形和层间接触性状演变的影响规律。结果表明：在余弦型路基沉降区域内，轨道随路基沉降发生“跟随性”变形，当路基沉降波长一定时，轨道下沉和上拱均随路基沉降幅值的增加而增大，当沉降幅值一定时，轨道下沉随路基沉降波长的增加而增大，但上拱却减小；轨道-路基间的脱空区域及轨道的受力曲线呈左右对称，轨道整体刚度影响脱空长度和高度；当路基沉降波长为10 m时，随路基沉降幅值的增加，脱空高度和长度增长的同时，还会整体向远离沉降区方向“偏移”；当路基沉降幅值为10 mm时，需要重点关注沉降波长小于20 m的不均匀沉降。     

深基坑桩锚支护结构变形的土体参数敏感性分析

为研究土体参数对深基坑桩锚支护结构变形的影响,利用有限元软件建立基坑计算模型,分别针对不同弹性模量、内摩擦角、黏聚力及泊松比对支护桩水平位移的影响进行敏感性分析,研究结果表明:增大土体弹性模量、内摩擦角和黏聚力,基坑支护桩变形量会逐渐变大;增大土体泊松比,基坑支护桩变形会逐渐变小;基坑支护桩水平位移最大水平位移发生在靠近桩中位置。研究结果可为不同土体参数的深基坑桩锚支护结构工程设计提供理论参考。     

层间接触条件下黏弹性铺装层力学分析

为了分析黏弹性铺装层在层间接触条件下的应力情况,以简支箱梁桥为例建立了有限元分析模型,通过水平冲击荷载加载,分析了在不同沥青层厚度、不同黏结层厚度以及不同接触黏聚力下铺装层的力学响应。结果表明:在层间接触条件下,铺装层横向位置应力最大值出现在荷载区域边缘,最小值则出现在荷载区域中心;增加沥青层厚度会增大沥青层纵向拉应力,但是能改善路面失稳型车辙的出现;增加黏结层厚度会减小铺装层纵横拉应力,但是对铺装层其它应力以及变形影响较小;沥青层与黏结层间接触黏聚力的改变对应力影响较小,当黏聚力大于0.01 MPa时,各层受力均保持不变。     

路基填筑土体参数对邻近桩基位移变化影响分析

以实际工程为例,采用数值模拟方法,分析路基填筑对临近桩基变形影响,并分别考虑填筑土的压缩模量、内摩擦角、粘聚力和桩体的弹性模量对桩顶沉降和侧向位移的影响,得到以下结论:桩身整体发生沉降,最大值为2.5 mm,桩体整体向右侧变形,桩顶水平位移最大,最大值为45.8 mm,且随着桩深的增加,其侧向位移逐渐减小;增大填筑土的压缩模量、内摩擦角、粘聚力和桩体的弹性模量均可减小桩顶侧向位移,且效果依次降低,对于桩顶沉降位移,通过增大上述4个参数后,其减小效果不明显;增大填筑土的压缩模量、内摩擦角对减小桩顶沉降效果明显,在工程上可以合理利用。     

高速公路路基沉降监测技术研究

高速公路的建设影响着我国运输行业的发展,进而影响经济的发展。路基是路面的基础,且容易发生沉降问题。通过分析路基沉降的原因,对路基的沉降问题进行监测。在公路施工过程中,难以对填料进行控制,使路堤填料不均匀;或者由于路基填土压实不足,导致路基的不均匀沉降变形。为了减少或解决路基沉降问题,需要从设计方面和施工方面入手。主要介绍了高速公路的主要构造和防护,通过对沉降原因进行分析,减少或解决路基沉降问题。     

水位抬升对高铁路基动力响应与长期沉降的影响

基于Biot理论，建立了轨道-路基-多层饱和土地基耦合系统的2.5维有限元分析模型，提出了考虑实际列车循环荷载作用的路基累积沉降计算方法，分析了水位抬升、列车速度和列车轴重对路基动力响应与长期沉降的影响。研究结果表明：水位抬升对土体振动强度的放大作用并不是局限在水位变化的深度范围内，而是会导致整个路基和地基断面的振动增大，并且这种全断面式的振动放大效应随着列车速度的提高而增强；水位抬升至路基内部时，路基内部会出现显著的超静孔压，最大值达到27.52 kPa,导致有效应力大幅下降，路基内土单元的应力路径向破坏线靠近；当水位仅在地基内抬升时，路基在列车循环荷载作用下的累积变形较小，线路沉降主要来自于地基，当水位抬升至路基内部时，路基累积变形随加载次数的增加发展迅速，100万次加载后变形为19.54 mm,远超容许值，说明路基防水对于线路的长期累积沉降控制具有关键作用；路基和地基的累积变形受列车速度和列车轴重的影响，随着列车轴重的增加而显著增大，并且轴重的增加对路基累积变形的影响相较于地基更强烈，在设计时需要格外关注。     

高速公路路基沉降监测技术研究

高速公路的建设影响着我国运输行业的发展,进而影响经济的发展。路基是路面的基础,且容易发生沉降问题。通过分析路基沉降的原因,对路基的沉降问题进行监测。在公路施工过程中,难以对填料进行控制,使路堤填料不均匀;或者由于路基填土压实不足,导致路基的不均匀沉降变形。为了减少或解决路基沉降问题,需要从设计方面和施工方面入手。主要介绍了高速公路的主要构造和防护,通过对沉降原因进行分析,减少或解决路基沉降问题。