黄土地区高填方路堤沉降分析

文章采用4种条件(层重固结法,层重未固结法,孔隙水压力求孔压系数法,孔隙气压力求孔压系数法)下的最终沉降计算方法和简化的考虑施工加载过程的非饱和土一维固结方法,对某公路高路堤的沉降进行计算分析,并与实测资料相比较。结果表明:公路路堤各土层在自重作用下固结已经完成,甚至有超固结;上述4种条件下采用分层总和法计算出的最终沉降量普遍偏大;简化的非饱和土一维固结计算方法可以满足计算精度的要求;同时表明,公路路堤沉降监测与一般地基的沉降监测是不同的,对不同的问题应该研究布设测点的方法;非饱和土有效应力的理论尚不能付诸实用,需要进一步研究。     

软土路基软弱下卧层的一维固结问题

从工程实例出发,建立软土地区水泥土搅拌桩复合地基下卧层的固结模型,并通过分离变量法得出该问题的固结解析解压固结度公式,对深入探讨下卧层的一维固结问题压预测下卧层的沉降变形具有理论和实践意义。     

成层结构性软土一维非线性固结半解析分析

为了研究变荷载作用下土体结构性对成层软土固结性状的影响,基于结构性软土压缩性和渗透性的非线性变化规律,以及结构屈服应力随土体深度变化等特征,对结构性软土非线性固结问题进行了分析. 首先采用三折线压缩模型、e-lg k_v渗透模型,详细分析了结构性软土在不同排水工况下的固结过程;其次,利用半解析法,建立一维固结方程,并编制程序进行求解,与目前已有的非线性固结结果进行了对比分析,验证了本文计算方法的可靠性;最后以某四层软土地基为工程背景,研究了变荷载、结构性等因素对固结性状的影响. 研究结果表明:成层结构性软土一维非线性固结过程中,当最终荷载相同,加荷速率不同时,固结前期,按应力定义的固结度大于按沉降定义的固结度,固结后期则相反;当加荷速率相同,最终荷载不同时,按应力定义和按沉降定义的固结度在固结前期均随着最终荷载的增大而减小,而在固结后期,随着最终荷载的增大而增大;考虑结构性时,按应力定义的固结度明显大于不考虑结构性的计算值,固结前期相差较大,随着固结的进行,差值逐渐减小.      

大面积荷载下一维分层固结计算方法及应用

单层土的一维固结问题的研究已经取得了较大的进展,形成了经典的太沙基一维固结理论,但是实际工程土层是多层的,其固结性质与单层土情况存在着一些不同。从超孔隙水压力消散基本方程出发,考虑了单面排水和双面排水两种情况,可以推导出分层土的一维固结计算公式,同时以具体工况为背景,结合MATLAB软件对公式加以运用验证,总结了分层土单面排水和双面排水条件下的一维固结规律,规律表明:计算公式结果与实际情况较为吻合,因此推导的公式可以为实际土体的设计施工监测提供一种参考;边界排水条件的差异对于土体的固结速率和程度有较大的影响。     

浅埋盾构穿越渗透性地层时极限支护压力分析

基于半承压水模型综合考虑土压盾构穿越渗透性地层时覆土层及下卧层的渗透性,推导了盾构穿越层中沿掘进方向的水头分布的解析解,将其与现有的二维渗流场的解析解结合扩展为相应的三维近似解. 同时采用数值仿真得到稳态渗流条件下浅埋渗透性地层的主、被动破坏模式,建立了相应的柱体+弧形转角体模型,将前述三维渗流场引入该模型,通过力矩平衡法得到了相应两种极限状态下开挖面支护压力的计算公式,与既有结果进行对比,此计算方法更接近数值解. 研究发现:施工对开挖面前方渗流场的扰动基本局限在3倍洞径以内,主、被动极限支护压力的值随水头差的增大均线性增加,盾构直径和水头差是影响主动极限支护压力的主要因素,拱顶埋深与盾构直径是影响被动极限支护压力的主要因素,实际施工过程中,支护压力值应尽可能接近水土分算下的土体原始地层侧压力值,并在其附近（最好在其上方）小幅度波动,波动范围应以变形控制标准为依据.      

重载道路桥梁不均匀沉降施工技术优化研究

公路及城市桥梁的超载运输会造成结构性破坏,承载能力降低,为此提出基于分层总和法的道路桥梁地基不均匀预测方法,运用土工合成材料加筋砂垫对公路桥梁建筑地基进行加固。地基不均匀沉降可概括为次固结沉降、固结沉降及瞬时沉降,采用分层总和法结合直线变形体理论,将桥梁地基层进行分层划分,分别计算出不同地基层变形量,以获取复合地基变形沉降量。实验结果表明,土工合成材料加筋砂垫层能够有效防止超载运输产生的地基沉降变形。     

一种桩承式路堤沉降的简化计算方法

针对路堤荷载作用下桩土复合地基的沉降计算,传统方法主要是把沉降分为加固区沉降和非加固区沉降两部分来考虑,存在着计算假设与实际不符、部分参数取值依赖于经验和无法较好考虑成层场地非均质性等缺点.基于此,通过引入均匀系数来考虑地基表面荷载分布的不均匀性,改进了正方形和三角形布桩条件下Hewlett & Randolph土拱模型,在此基础上,考虑桩土相互作用提出了一种桩土复合地基沉降的简化分析方法.该方法首先根据土拱模型和Vesic球孔扩张法分别计算桩顶、地基表面荷载和桩端力;然后采用可以考虑多土层的非均质地基土情况修正Mindlin解求得桩端力、地基表面荷载和桩侧摩阻力在地基内任意点引起的附加应力;其次通过分层总和法计算附加应力引起的沉降;最后将各分项沉降进行组合即可得到桩顶和地基表面沉降.将该计算方法结果与现场实测和数值分析结果进行对比,研究结果发现:简化分析方法的计算精度基本保持在5.0%~14.4%,计算精度能够满足工程需求.      

真空联合堆载预压法在软基处理中的应用

真空排水预压法和堆载预压法同属于排水固结法,但二者在机理方面有着本质的不同。对真空预压法及真空联合堆载预压法如何加固地基的研究,主要存在两种观点,一种观点是将膜内外压差作为等效荷载作用在地基土上;另一种观点则是陈环等人提出的负压下固结理论,即认为真空预压地基的固结是在负压条件下进行的,它和在正压条件下的固结问题基本相同,只是边界条件有差别,因而仍然可用现有的固结微分方程求解。目前的文献在探讨和计算真空预压问题时都沿用了以上这两个思路,例如规范中计算真空预压下的沉降就是将真空荷载视为等效的堆载施加在地基上,也有很多文献是根据第二种思路进行计算分析。     

云桂铁路原状膨胀土压缩特性试验研究

以云桂铁路弥勒膨胀土为研究对象,通过取原状膨胀土开展一维固结试验,研究了弥勒膨胀土的压缩特性、超固结特性及次固结特性。研究结果表明：弥勒膨胀土属于中等压缩土,其压缩系数随固结压力的增大而减小,曲线呈负指数变化特征;弥勒膨胀土地基15 m深度范围内具有超固结特性,其超固结比OCR为3.14～0.99,OCR 沿地基深度方向呈衰减变化;弥勒膨胀土具有明显的次固结特性,其次固结系数Cα随固结压力的变化而变化,次固结系数Cα与压缩指数Cc的比值基本是一个常数,Cα/Cc≈0.0218。试验及结果分析对铁路工程建设具有一定的指导意义。     

基于初始孔压非均布条件的软黏土地基固结特性分析

将初始孔压非均布条件用统一表达式表示,采用Merchant模型推导了初始孔压非均布条件下的竖井地基黏弹性解。通过与初始孔压均匀分布条件下的黏弹性解对比,验证了本文解的正确性。并编制计算程序分别分析黏弹性参数、初始孔压参数对于竖井地基固结特性的影响。研究表明:k及η值的增大均使固结速率降低,使同等深度的平均孔压增大,且对竖井地基平均孔压的影响较其对平均固结度的影响明显;同样条件下,k值的变化对竖井地基固结特性的影响更大。     

降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理

为探究降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理, 自主研制了足尺模型试验系统和光纤布拉格光栅(FBG)深部柔性位移系统, 对边坡渐进破坏进行了全过程、多物理量联合监测, 揭示了降雨入渗作用下裂土边坡的渐进变形和破坏演化模式; 基于裂土边坡的渐进破坏模式, 提出了土体饱和比概念, 将裂隙深度范围滑体分为饱和层和非饱和层; 以土体饱和度变化描述了含随机分布裂隙的边坡水分运移规律, 并结合刚体极限平衡法探讨了由裂隙控制的边坡失稳机制。研究结果表明: 对于未形成裂隙的边坡, 连续降小雨时浅层变形受表层基质吸力控制; 裂隙形成后, 雨水沿裂隙快速入渗形成暂态饱和区, 导致基质吸力降幅达82.50%~87.14%, 而由其贡献的抗剪强度迅速损失, 从而形成初期溜滑、片蚀等浅层变形, 降雨停止后坡体仍处于蠕变过程, 坡脚与坡顶位移增幅分别为23.40%和19.39%;蒸发后裂隙规模发展增大了雨水对渗流场的影响范围和边坡破坏规模; 土体经历胀缩、蠕变而变得松散, 裂缝区深部土体体积含水率较初始状态的增幅为205.7%;同一降雨条件下, 初始裂隙深度愈深, 稳定系数愈低, 破坏愈快; 对具有同一裂隙深度的边坡, 其稳定系数随土体饱和比的增加逐渐降低, 土体饱和比增长愈快, 表征边坡内部出现大面积连通型饱和区, 这是裂土边坡出现整体失稳的主要原因。      

超载预压处理深厚软土地基的现场试验研究

通过收集和整理厦门某港区试验区的长期监测数据,总结分析软土地基在超压荷载作用下的沉降变化规律、分层沉降变化规律;设置不同工况检验塑料排水板的打设和加载方式对沉降的影响;同时对超载预压法处理深厚软土地基的加固效果作出评价.试验表明：预压荷载越大,最大固结沉降速率线性增大;预压阶段,发生沉降的主要是打设有塑料排水板的软土区域,软土层的沉降占累计总沉降的70％左右;塑料排水板的打设对超载预压法处理深厚软土地基具有显著的加速效果.     

波浪荷载作用下各向异性海床瞬态液化研究

为探究各向异性海床在波浪作用下的瞬态液化问题,采用有限元法求解RANS （reynolds averaged navier-stokes）方程及k-ε湍流模型进行数值造波,通过求解Biot多孔弹性方程获得海床瞬态响应,进而建立了波浪-各向异性海床耦合作用的二维数值仿真模型. 在完成对新建模型的验证后,基于此模型系统地研究了波浪及海床特性对各向异性海床瞬态液化的影响. 研究结果表明:海床瞬态液化深度随波高、周期增大而增大,随海床饱和度增大而减小;当海床垂向渗透系数在一定范围内时,海床最大液化深度随垂向渗透系数增大而减小,超出该范围时,海床垂向渗透系数对海床最大液化深度的影响不明显;海床瞬态液化深度对水平方向渗透系数的改变不敏感.      

Axi-symmetric active earth pressure for layered backfills obtained by the slip line method

The axi-symmetric active earth pressure for layered backfills was investigated using the slip line method. Due to different soil properties, the interfaces of the soil layers were considered as discontinuity surface. Accordingly, the change of the major principal direction was obtained and a new computation scheme was proposed to deal with the discontinuity in the calculation, finally the slip line method was extended to layered backfills. Results indicate that, the major principal direction, as well as the earth pressure, has a finite jump on passing the soil interfaces. The magnitude of the jump depends on the soil properties mainly. Generally, the active earth pressure when a strong layer is overlying a weak layer is much larger than that when the weak layer is lying on the strong layer. The present solution can be reduced to plane strain case and it has been compared with Rankine's and Coulomb's results, and a good agreement is observed.     

指数曲线法在软土地基沉降预测中的优化与应用

从“确保沉降预测精度、简化沉降观测工作”的角度出发,根据软土地基固结沉降特性,分析了指数曲线法现行计算方法的应用特点,对指数曲线法的计算过程进行了优化．以湖南省岳阳市城陵矶（松阳湖）进港道路K2＋850断面为例,分析了沉降预测结果的精度变化规律．研究结果表明,正确应用指数曲线法,不仅可使软土地的沉降预测精度高,还能大大降低沉降观测频率,节省沉降观测投入,具有积极的应用价值．     

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。      

海相结构性软土的一维固结试验研究

在沿海地区的海相淤泥和淤泥质土上修筑高等级公路时,由于该类软土压缩沉降量大、排水固结缓慢、地基稳定性差．造成高等级公路建设中及建成后工程问题频繁出现。通过对某海相软土进行一维固结的试验研究,分析得出厦门沿海地区海相软土的固结沉降变形情况．可为相关工程提供一定的参考。     

颗粒离散元分层建模法及颗粒尺寸效应

离散元分析方法是研究岩石力学行为、完善岩石力学基础理论的重要工具之一,为提高颗粒离散元法模拟室内岩石力学及大规模工程尺度试验的精确度,提出分层建模法,该方法对岩石或岩体关注区域采用小尺寸颗粒进行精细化模拟,外侧非重点关注区域采用大尺寸颗粒建模以扩大计算区域.采用分层建模法进行单轴压缩、巴西劈裂试验并与常规建模计算结果进行对比,初步验证了分层建模法模拟室内力学试验的可行性.研究结果表明：分层建模法与常规建模一样受颗粒尺寸效应影响,但可以减少颗粒流模型中的颗粒数量,计算效率提高50%以上;分层模型的单轴抗压强度和起裂应力分别与外层对应的常规模型相比,最多仅减小2.7%和1.9%,匹配单轴抗压强度时可先以外层材料常规模型作参照,单轴抗压强度和起裂应力的变异系数（coefficient of variation,COV）普遍大于常规模型,但依然在2%的可接受范围内;分层模型中粒径分布的不均匀性对模型弹性阶段的变形性质影响较小,分层模型的弹性模量与外层对应的常规模型相比减小1.3%～2.3%;分层模型的巴西劈裂抗拉强度与外层对应的常规模型增大了1.32%～2.35%,宏观破裂特征与小粒径常规模型...