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。     

降雨对半填半挖路基边坡稳定性的影响分析

以沿海某潮汐湾海岸公路半填半挖路基边坡工程为背景,基于PLAXIS有限元仿真软件分析了降雨量、降雨强度和地下水位上升对路基边坡稳定性的影响。结果表明：(1)边坡土层的基质吸力及边坡的安全系数均随降雨量的增加而逐渐减小;降雨入渗范围未有效覆盖潜在滑动带时,边坡安全系数的变化并不显著。(2)同等降雨量下,长时较弱降雨对应的雨水入渗时间更长,暂态饱和区范围更大,导致边坡安全系数反而小于强降雨工况,工程中应统筹考虑降雨强度和降雨时长的影响。(3)边坡的安全系数随地下水位的上升而近似线性减小,且地下水位上升对边坡稳定性的不利作用强于降雨入渗的影响,建议工程中综合考虑二者对边坡稳定性的弱化效应。     

路基压力注浆处治的离心模型试验与数值仿真

针对绵广高速公路路基病害压力注浆处治工程,采用现场调查测试、离心模型试验以及数值仿真对压力注浆处治路基病害的工艺过程及影响因素进行了研究。揭示斜坡路基断面几何异型是导致路基不均匀沉降的主要原因,并进而导致路面出现纵向开裂。离心模型试验表明：注浆方式宜采用2次注浆法,第1次注浆压力为0．2 MPa,第2次注浆压力控制在0．4～0．5 MPa;注浆孔的合理间距推荐为2．0 m;工程实际中应兼顾经济性,选择合理的浆液配合比和养护时间。数值仿真结果表明：压力注浆包括应力累积、裂纹延伸和裂缝扩张3个阶段,土体劈裂所需要的压力随均质度及土体强度的提高而增大。     

基于正交试验的碳纤维注浆材料基本力学性能试验研究

通过设计正交试验,利用趋势图法分析硫铝酸盐与普通硅酸盐水泥质量比、纤维的体积分数和水灰比三种因素对注浆材料抗压抗折强度的影响规律:抗折强度随硫铝酸盐与普通硅酸盐水泥质量比的增加先快速减小后稍微增大;而随纤维体积分数的增加而先增加后减小;随水灰比的增加其抗折强度越来越小;采用极差法得出三种因素对注浆材料抗压抗折强度的影响规律,最终确定注浆材料的最佳配合比:硫铝酸盐与普通硅酸盐水泥质量比为0.40,纤维的体积分数为1.0%,水灰比为0.54。     

基于强度应力比的挤压性围岩隧道承载拱变化规律研究

围岩承载拱理论可很好地解释隧道施工过程中围岩是承载主体,特别是挤压性围岩隧道支护抗力远小于初始地应力,围岩承载主体地位更为突出。围岩强度应力比是挤压性围岩隧道变形分级的主要判别指标。从围岩承载拱理论出发,推导了基于强度应力比的挤压性围岩隧道承载拱理论解,建立了围岩承载拱范围与挤压性围岩隧道变形分级的定量关系。研究结果表明:挤压性围岩隧道围岩承载拱厚度随围岩强度应力比减小而增大,随隧道洞径增大而增大,随围岩强度减小而增大,随初始地应力的增大而增大,随支护抗力的减小而增大;通过地层注浆加固改善围岩强度及通过增大支护刚度而提高支护抗力,均可有效降低承载拱厚度,从而提高围岩稳定性。研究成果可为挤压性围岩隧道设计施工提供理论支撑。     

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。     

水位变化对山区沿河半填半挖路基稳定性的影响分析

研究了水位变化对山区沿河半填半挖路基稳定性的影响,水位变化速度越快,路基整体安全系数越小,路基填料渗透系数越大,路基整体安全系数越大。因此,设计沿河路基边坡支挡防护工程时,应考虑河道水位实际变化规律对路基整体稳定的影响;半填半挖路基填料宜采用渗透系数较大的填料。     

库水位上升对V型冲沟超高路堤稳定性的影响

三峡水库水位季节性上涨对库岸超高路堤稳定性有显著影响,库水位上升后在孔隙水压力和渗流作用下,水流不断从坡外向坡内渗透。基于渗流计算理论,运用FLAC软件模拟了库水位从145 m上升至155,165,175 m时库区V型冲沟超高路堤渗流场变化;分析了坡体饱和度、孔隙水压力、水平位移及最大剪应变增量的变化规律;研究了水位上升、水位上升和三维效应、水位上升和三维效应及超载两倍等3种工况下路堤安全系数随库水位上升至150,155,160,165,170,175 m时的变化关系。研究表明:随库水位上升,坡体饱和度升高,孔隙水压力增大,饱和浸润线向坡内倾斜;3种工况路堤安全系数都增大,至175 m时安全系数达到最大,安全系数变化率为先减小后增大;库水位每上升5 m,3种工况下的路堤安全系数平均增大幅度约为5%。     

大粒径填石路基强夯加固模拟分析

以某高速公路大粒径填石路基强夯处治为研究对象,利用颗粒流理论,根据设计资料和强夯加固方案,采用离散单元法建立分析模型,模拟路基强夯施工过程,对路基的强夯加固效果进行分析。根据数值模拟分析结果,得出强夯效果随强夯次数的增加而下降;随着夯击深度的增加,路基竖向位移逐步下降,强夯效果也随之下降;路基有效加固深度为7～8 m,满足设计要求。     

长短桩在公路软土地基中的应用研究

文章结合工程实况,在分析总结长短桩加固机理的基础上,采用Midas GTS NX软件,对长短桩加固地基的公路地基变形特征进行研究,对比分析长短桩加固、全短桩和全长桩的加固效果。研究结果表明：长短桩加固方法可在保证加固效果的同时降低工程造价。同时,分析长短桩加固地基工况发现,地表沉降最大处在路堤中部,且随填筑高度增加而增加;地表沉降变化曲线随填筑高度的增加,其锯齿状变化也越明显;路堤填筑对地表沉降的影响范围为路堤坡脚向外3.5m。填筑过程中,地表水平位移值随填筑高度增加而逐渐增大。     

联合法处理高填土段桥头跳车

1注浆法加固路基的机理 注浆法是通过钻孔和利用注浆设备,运用液压、气压或电化学原理,通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气,并占据土颗粒间的空间,使路基孔隙比减少,强度提高.经过一段时间后,浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体,从而达到加固路基的目的.     

高速公路路基沉降注浆加固处理研究

在地质状况复杂地区由于交通量大等原因部分路段出现了路基沉降病害,传统的养护方式在技术性、经济性方面都存在不足。注浆加固能够在不进行开挖的情况下实现对路基的快速加固,就是针对注浆加固技术在路基沉降处理中的应用展开研究。     

采空区加固处治措施研究

针对高速公路下伏采空区对路基造成的不良影响,分析了填充、回填、强夯、注浆、跨桥等采空区处理方法及其适用条件,提出处理方案选取程序,并以山西某公路采用注浆法加固为例,对注浆材料的配比进行优化设计,计算采空区加固范围、注浆量,最后采用高密度电阻率勘探法对注浆效果进行评价。结果表明:注浆加固法改善岩体的强度最高幅度达4.24 GPa,电阻率最大降幅达3 346.8 OHM·M,有效改善了岩层的整体性能和强度性能。     

桩端压力注浆桩承载力径向基遗传神经网络研究

压力注浆是目前有效解决桩基施工工艺固有缺陷的有效手段,影响注浆加固效果的因素较多.本文采用径向基遗传神经网络实现持力层性状、桩长桩径、注浆压力、注浆量与承载力增大系数之间的非线性映射,研究结果表明,承载力增大系数随着注浆压力的增加而明显增加;存在最大的桩端注浆量,当超过最大的注浆量以后,承载力增大系数几乎不再增加.     

充填式注浆技术在处治青银高速公路部分路基及桥头沉陷中的设计研究

论述了充填式注浆技术加固沉陷路基的机理,重点针对青银高速公路路基情况,选择注浆有关参数,提出完整的设计思路。     

饱和软黏土路基中布袋注浆桩的挤土效应

为研究饱和软黏土路基条件下布袋注浆桩的挤土效应,以布袋注浆桩加固某饱和软黏土路基工程为例,通过现场试验对桩体成型过程中的桩周土体位移和超静孔隙水压力进行了分析. 运用测斜管监测了成桩时桩周土体的水平位移,得到了土体位移的分布特征和土体位移随注浆压力与时间的变化规律;运用孔压计监测了成桩时桩周土体中超静孔隙水压力,得到了超静孔隙水压力的分布规律与变化趋势. 试验结果表明:成桩后,桩周土体水平位移呈现“马鞍形”分布,在距离地表0.1～0.3倍和0.8～1.0倍的桩长位置处出现最大位移;桩体成型挤土产生水平位移的范围约为桩径的6倍;桩体养护成型后,标准施工下的注浆压力对挤土效应的影响甚微,同时桩周土体水平位移会出现明显回弹,回弹位移值为注浆当天的40%～60%;超静孔隙水压力在前10 d消散较快,超静孔隙水压比随土体与桩体间距离的增加而呈现近似于线性规律的衰减,其影响范围约为10倍桩径.      

非均质软弱围岩隧道注浆加固圈分布特性

基于随机分布理论和流-固耦合理论, 考虑注浆过程中围岩物性参数的动态变化和浆液黏度时变性, 推导了流-固耦合作用下非均质软弱围岩的浆液扩散方程, 并运用多场耦合软件COMSOL Multiphysics建立了小导管注浆浆液在非均质软弱围岩中的扩散模型, 系统研究了注浆参数与小导管布设等对浆液扩散与注浆加固圈形成的影响。研究结果表明: 浆液在非均质软弱围岩内以类椭圆形向四周扩散, 扩散形态随注浆压力、注浆时间与围岩参数等动态变化而不断变化, 最终趋于稳定; 在注浆过程中, 增大注浆压力和延长注浆时间在一定程度上可提高浆液的渗透能力并改善围岩的渗透性, 而适当的增大小导管布设长度或减小导管布设角度有利于注浆加固圈的形成; 为达到最优注浆效果, 洞头山隧道小导管预注浆加固压力宜设为1 MPa, 注浆时间宜控制在400 s, 小导管布设角度不宜小于30°, 布设长度应大于2.5 m; 经现场监测验证, 隧道围岩28 d抗压强度提高至2 MPa, 围岩渗透系数降至10-5 cm·s-1, 后续台阶法施工开挖拱顶沉降均小于3 cm, 围岩整体性和连续性得了显著提高。      

路基沉陷注浆处治方法

路基沉陷地段试验性地进行了压密注浆法,在路基固定平面区域和有效深度范围内钻孔注浆,利用水泥浆在孔隙间连接,使固定土体与加固土体形成混合整体,增大变形模量,大大减缓了路基沉降。     

注浆联合强夯法在左涉一级公路的应用

为了明确左涉一级公路煤矸石堆填段采用注浆联合强夯法进行加固处理的参数,首先通过数值模拟方法对未加固处理煤矸石路基工后沉降量进行分析,指出对煤矸石路基进行加固处理的必要性,然后在注浆法加固煤矸石路基的基础上进一步探讨注浆联合强夯法的施工参数。结果表明,未加固处理煤矸石路基工后沉降量超设计规范,采用注浆法加固路基,随着注浆间距的缩小,路基竖向沉降量、路堤坡肩与坡脚处水平位移量均减小。在煤矸石路基加固区域6 m以下采用注浆间距2 m进行加固并在上部6 m区域采用强夯法加固,其工后沉降量和水平位移远低于注浆法加固路基。在实际监测阶段,注浆联合强夯法加固路基工后沉降量小并趋于稳定,验证了其加固煤矸石路基的可靠性。     

老沟塘内加宽公路路基施工技术

介绍了在老路取土坑和老边沟内进行帮宽路基的快速修筑施工技术,采用"抽水—清淤—填筑透水材料—倾填土方—动静结合机理加固路基"的综合技术方案,进行了强夯加固、降水和新老路基衔接设计,解决了高水位、低液限粉土地下水渗透快且呈承压水赋存状态而不能进行分层填筑压实的难题。现场检测及多年使用实践证明新旧路基之间衔接良好。选择的技术方案和工艺参数可为同类公路工程扩建提供借鉴。