高填土路堤预抛高分析计算

通过分析碾压机械压实过程中产生的附加应力,确定了分层碾压土体所具有的前期固结应力;通过土水特征曲线试验和渗透试验,按照渗透系数折减的方法确定了非饱和土的固结系数,按照饱和土的一维固结理论近似计算了非饱和土的固结过程;按照自重应力大于前期固结应力的原则计算填土路堤的再压缩沉降,结合固结计算的结果估计了高填土路堤的后期沉降,提出了不同填土高度、使用不同碾压机械的高填方路堤的预抛高。     

SEEP/W在基于非饱和土理论的公路排水设计计算中的应用

该文针对基于非饱和土理论的公路排水设计问题,介绍了基于有限元法的非饱和土水模拟软件SEEP/W,并用SEEP/W对实际道路渗流场进行了模拟.通过对比实测数据,认为SEEP/W可以很好地模拟复杂边界条件下的路基非饱和土水暂态流问题,并且认为土水特征曲线、水力传导曲线和几何边界是模拟计算的关键参数.通过路基内部渗沟和排水层对路基水分运动影响的模拟计算,发现渗沟或集水管同排水层的共同使用可以有效地减少路基水分.     

膨胀土一维固结

考虑了膨胀土三相组成的非饱和性,借助于室内单轴膨胀土浸水变形试验规律,建立了以孔隙混合流体孔压消散的膨胀土一维固结理论.通过实例,论证了所建立的固结理论能定量地描述膨胀土固结这一自然界的客观过程,同时可以求解膨胀土渗流等特殊问题.     

基于Asaoka法的非饱和土地基沉降预测分析

非饱和土地基分布广泛,但由于其固结理论的不完善,导致非饱和土地基沉降的理论计算值与实测值之间存在较大的差异。Asaoka法的优势是不过分依赖长期观察所获得的沉降数据,而是利用数据模型结合短期的观测数据预测沉降量。太行山高速公路京冀界至蔚县段(京蔚高速)的土壤成分中湿陷性黄土的比例较大,结合项目实际情况利用Asaoka法进行预测,发现预测结果与当地的实际情况一致性高,并且Asaoka法中的参数a1随地基深度的增大呈线性减小趋势。     

非饱和土力学理论在公路边坡工程中的应用

非饱和土是公路边坡工程中经常遇到的土类,传统的计算方法是基于饱和土理论的分析,然而实际的土为非饱和土与饱和土不同,非饱和土中是由固相、液相和气相三项组成,气相的存在使土的性质大为复杂化,因此,应用非饱和土理论分析边坡的稳定性更为切合实际,本文介绍了非饱和土抗剪强度理论在公路边坡工程中的应用,并通过有限元软件对工程非饱和土边坡进行受力分析,最终给出了利用非饱和土抗剪强度的实用化公式和分析流程,为非饱和土条件下的公路边坡工程问题的分析提供了理论基础。     

非饱和土抗剪强度理论的关键问题与研究进展

非饱和土抗剪强度与其矿物组成、细观结构和含水率等因素密切相关,许多学者先后提出了多种非饱和土抗剪强度的形成机理、计算方法以及测试手段。为总结现有研究成果,深化对非饱和土抗剪强度理论的认知,综述了非饱和土抗剪强度理论发展中的若干关键问题。首先讨论了不同类型土体的细观结构差异,分析了非饱和土抗剪强度形成的细观机理,对比分析了砂性土与黏性土非饱和抗剪强度变化规律的差异性;其次总结了几种较为典型的非饱和土抗剪强度计算公式,对不同非饱和参数的取值方法进行了分析;最后介绍了多种用于非饱和土抗剪强度测试的新仪器与新方法,如非饱和土直剪、非饱和三轴以及非饱和土环剪装置等,部分国外已有研究成果在中国仍处于空白状态,值得中国同行借鉴。根据上述分析,对非饱和土抗剪强度理论的研究方向进行了展望：①应进一步从细观角度开展不同结构土体土颗粒之间的相互作用以及土、水相互作用对宏观非饱和抗剪强度影响的研究;②应根据土质类型、含水状态和应力状态等因素综合确定非饱和土抗剪强度计算参数,提出相应的抗剪强度计算方法,并逐步尝试将非饱和土强度理论应用至工程实际;③进一步改进现有非饱和抗剪强度测试仪器,使之可以控制多种试验变量,优化测试方法,进一步提高试验效率与精度。     

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.     

天然沉积亚砂土固结特性研究

大量室内外试验研究清楚表明亚砂土在粒度分布、强度特性、压缩性和塑性图等方面与一般粘性土完全不同,因此室内固结试验所得到的天然沉积亚砂土的固结系数与一般粘性土固结系数基本相同是明显不合理的。文章基于竖向排水体饱和土地基固结理论解答,提出了考虑地基排水井加固区下卧层修正沉降数据反演地基固结特性的计算方法。比较了室内实验数据与相关现场反演计算参数,得出了反演分析固结系数相对高出室内固结试验成果2个数量级。运用这一成果,预测路堤中线下地基固结沉降历时曲线与实测沉降曲线很好吻合。     

黄土固结排水三轴试验研究

对原状黄土和压实黄土进行了固结排水三轴试验,求取Duncan-chang模型参数,以便用有限元法来计算分析黄土路堤变形特性,试验可能带来的误差包括橡皮膜顺变性、量测系统顺变性、试样饱和程度引起的误差及试样与端帽间的摩擦力。研究发现:在同一围压下,饱和原状土与非饱和原状土的曲线图相差不多,饱和原状土与非饱和原状土在较高围压时的(σ_1-σ_3)_f值也相差不多。在围压相同情况下,当剪压力相同时,饱和土的轴向应变较非饱和土的大。     

高填方压实土时效变形特征与长期沉降分析

为更有效地分析和预测高填方路堤的施工与工后沉降,重点考虑了路基压实土的超固结、剪胀等力学特性以及率敏性、蠕变等时间相依变形特征,结合室内土工试验分析了其力学特性的影响因素。以Hashiguchi提出的下负荷屈服面为参考屈服面,按相对过应力理论,建立了能反映超固结土剪胀、应变软化、应力历史以及时间相依变形特征的弹黏塑性本构模型;结合三轴剪切试验的结果确定模型参数,并通过固结蠕变和等应变速率三轴压缩两类典型的率敏性试验对模型进行了验证。将提出的超固结土弹黏塑性本构模型的应力积分算法通过UMAT子程序嵌入ABAQUS软件,使其成功用于某高速公路坝式路堤沉降问题分析。结合高填方路堤现场沉降监测结果研究表明:高填方压实土的超固结应力历史以及时间相依的流变性质对其变形有着显著影响,提出的超固结土弹黏塑性本构模型能模拟压实土的剪胀、应变软化以及时效变形特征,能应用于三维复杂条件下高填方路堤的施工及工后沉降计算,且沉降预测结果与现场观测数据吻合良好,具有较好的理论研究和应用价值。