高原高温冻土区铁路路基的热稳定性模拟分析

利用有限差分法分析研究结果:在高温冻土地区,典型3m高路基、保温板路基在50年后不能保证路基的热稳定性;铺设保温板加热棒的复合路基能够有效保证路基的热稳定性,建议采用.     

多年冻土区渗流对路基热稳定性的影响分析

运用渗流理论和传热学理论,建立了考虑涵前积水下渗情形下,冻土涵洞温度场-渗流场耦合作用的有限元方程,并对暖季涵洞过水情况下,在考虑渗流时普通路基的温度场进行了计算,讨论了渗流对涵洞地基温度场的影响以及涵洞对路基的热稳定性影响。计算结果表明:渗流作用加深了涵洞地基土的季节融化深度,将对涵洞乃至路基的热稳定性造成不利影响。     

施工季节对高寒冻土沼泽湿地路基热稳定性的影响

高寒冻土沼泽湿地对温度极为敏感,在该区域修筑路基易发生不均匀沉降变形,而路基修筑的施工季节是影响路基热稳定性的重要因素之一。为研究最佳施工季节和季节选定对路基热稳定性的影响,以省道224线二道沟兵站109岔口至治多段为依托,针对抛填片块石处治高寒冻土沼泽湿地的典型路基处治方式,建立有限元模型,分析春、夏、秋3个施工填筑季节对高寒冻土沼泽湿地路基热稳定性的影响。结果表明,路基中心和坡脚处的温度随着深度的增加逐渐降低,同一深度处路基中心处温度高于坡脚处温度,随着运营时间增加,冻土上限降低,路基中心处的冻土上限明显更低。在夏季施工填筑时引起的冻土上限下降值在相同位置处是秋季施工填筑引起冻土上限下降值的1.3~2.5倍。故认为秋季为最佳施工季节,秋季施工对路堤底部的热稳定性影响最小,夏季施工影响则最大,春季介于两者之间。     

路基边坡坡率对路基热稳定性影响

根据能量平衡原理,建立的能够反映冻土温度场变化特征的控制方程。通过对比实测数据与数值计算数据,验证模型的可靠性。利用该模型分析了边坡坡度对温度场的影响。结果表明：随着坡度的减缓,冻土上限有所提高。继续减缓坡度,冻土上限将下降。路堤边坡及坡脚下浅层地温随坡度的变缓而降低,坡度对较低年平均气温的路基温度场影响较小。越是靠近路堤中心线位置,受到路基边坡的影响越大。     

加宽路堤稳定性数值模拟及影响因素的正交分析

旧路在加宽改造后,加宽部分会改变旧路基及地基内的应力分布,降低路堤的稳定性。为了对加宽路堤稳定性的影响因素进行分析,在考虑土体的弹塑性本构关系和塑性应变的情况下,运用Plaxis有限元软件对加宽路堤进行数值模拟,并对各影响因素进行正交分析,确定出各因素对加宽路堤稳定性的影响程度,为工程治理提供可靠依据。计算结果表明:土体的抗剪强度指标对路堤的稳定性影响最为显著,但路堤内不同区位土体对路堤稳定性影响程度相差很大,路堤稳定性主要由滑裂面位置处土体的材料参数决定。     

成宜高速某浅层软土上路堤填筑的稳定性分析

以成宜高速公路ZCB1标段为工程背景,采用FLAC3D有限差分软件建立相应路基模型,计算分析了地基土在固结与未固结两种工况下的路堤填筑稳定性,得出以下结论:①未固结软土天然强度薄弱,但经固结后强度满足一般路基设计需求;②地基土抗剪强度较低时,地表倾斜对地基土的位移影响更为明显.临界状态时,路基结构倾向于从薄弱一侧先发生...     

高速公路路堤逐级填筑下路基沉降变形数值仿真分析

路基填筑是一个逐级加荷的过程,其沉降量的计算不能用一次加荷的理论公式进行计算.为了模拟逐级加荷条件下路基的沉降变形,基于PLAXIS有限元软件针对河南岭南高速公路一典型路基沉降观测断面的边界条件,建立了有限元模型,得到了路基在各级荷载作用下地基不同位置的应力、应变数值和图形.将数值计算结果与沉降监测数据进行对比,有良好的一致性.研究成果为路基填筑施工控制提供了科学的参考.     

基于ANSYS的软土路基路堤分层填筑的沉降分析

以沪通铁路Ⅵ标段工程为依托,通过ANSYS数值模拟软土路基路堤分层填筑,分析在分层填筑过程中的沉降规律,并在软土路基路堤分层填筑过程中,严格监测路基的沉降和变形。研究结果表明:软土路基路堤在分层填筑过程中,路堤中线地表处的沉降量最大,然后向两侧逐渐减小,横向影响范围主要为路基底面宽度;分层填筑过程中,路堤中心最大沉降量为9.20 mm/d,边桩最大水平位移为0.53 mm/d,均满足设计要求。     

防雪栅栏对路堤流场影响的数值模拟研究

简述防雪栅栏对公路风吹雪雪害的防治原理,基于Fluent14.0软件,选取新疆塔城地区G3015,S201线典型路堤断面,针对特定的三维防雪栅栏,通过改变防雪栅栏至路堤水平距离、路堤高度、路堤边坡坡率及防雪栅栏的排数等参数,对防雪栅栏对路堤断面风雪流场的影响进行研究。     

多年冻土区宽幅公路路基的温度特性模拟分析

为研究多年冻土区G214高等级公路中隔热层、片石层对24 m宽路基的热影响效果,根据多孔介质的热对流及考虑相变的传热理论,分别对两种结构路基的温度场进行了模拟分析。计算结果表明:当路基宽度从12 m增加到24 m时,隔热层厚度应从10 cm增加到30 cm才可确保路基下冻土上限的稳定,但保温层所产生的热积累效应将使路基下冻土温度明显升高,且高温冻土核范围较大。从工程措施的可靠性及工程费用角度考虑,EPS隔热层不适用于G214宽幅路基中。如采用厚度大于1.8 m的片石层,则可稳定路基下冻土上限和增加冻土的冷储量,但同时要加强对路基边坡的热防护。     

公路隧道爆破振动数值模拟分析

以高速公路某隧道为例,建立爆破振动数值模拟模型并进行了分析,得到后行洞爆破对先行洞初期支护产生的一般影响规律,从而确定先行洞的初期支护参数,以保证隧道初期支护的质量和安全。为类似隧道工程的设计和施工提供参考。     

山区公路隧道爆破振动对地表影响的数值分析

以贵阳花溪至安顺高速公路跳花坡双线隧道为工程背景,运用Midas GTS有限元分析软件,建立了隧道爆破振动对地表影响模型。得到了地表振速和振动加速度的分布云图,并分析归纳了最大振速和振动加速度的变化规律。隧道爆破振动对地表影响的研究,可以用于高速公路隧道爆破的设计和施工作业。     

铁路路堤高边坡稳定性三维数值模拟分析

以云南省祥云县水目山铁路专用线工程为研究背景,针对场坪中的高填方和边部的桩基托梁挡土墙对周围石油管道的影响,利用有限元强度折减法进行数值计算分析。结果表明:高填方段对石油管道产生的附加水平应力为1.70～7.55 kPa,水平位移为0.53～2.10 cm;场坪边坡安全系数为1.35,潜在滑动面在石油管道另一侧,同时桩基托梁挡土墙段填方对石油管道产生的附加水平应力为7.58～17.99 kPa,水平位移为0.55～1.84 cm,安全系数为1.80,可得出水目山货场对石油管道影响较小,边坡也较为安全。     

开挖方式对公路隧道围岩稳定性影响的数值模拟研究

采用弹塑性理论,利用通用有限元程序ABAQUS建立公路隧道二维有限元模型,模拟实际的隧道开挖过程,分析了不同开挖方式对硐室围岩应力分布、围岩位移等的影响.     

多年冻土区封闭条件下片块石路基降温效果数值分析

片块石路基是多年冻土区公路建设中的一种主动降温的措施,根据多孔介质对流传热理论,对封闭边界的片块石路基温度场进行数值模拟计算,分析在全球气温变暖和沥青路面强吸热特性双重影响下的片块石路基的降温效果,并对其长期热稳定性进行预测分析。结果表明:片块石路基能够很好地发挥热二极管效应,寒季增加路基的蓄冷量,暖季可有效阻止外界热空气进入路基,对于防止多年冻土融化、主动保护冻土起到了积极有效的作用;片块石路基在短期内降温效果显著,但从长远分析,片块石单独应用于多年冻土地区公路路基中难以发挥主动降低地温、保护多年冻土和维护路基热稳定性的作用,必须进行补强。     

隐覆溶洞对地铁盾构隧道稳定性影响的数值分析

为研究岩溶区隐覆溶洞对盾构地铁隧道区间稳定性的影响,依托位于高原岩溶发育区昆明轨道交通4号线联大街站—吴家营站区间盾构地铁隧道工程,应用物探钻孔法和电磁波CT法勘探盾构地铁隧道区间的溶洞分布;采用三维有限元数值分析方法,分别研究盾构隧道不同埋深时隧道下侧溶洞对隧道稳定性的影响,以及隧道周边溶洞半径、溶洞填充状态、溶洞位置、溶洞隧道间距对盾构隧道开挖稳定性的影响,分析岩溶发育区盾构法地铁隧道施工过程中隧道结构的稳定性。研究结果表明： 1）综合应用钻孔法和电磁波CT法,可较好地判断岩溶强发育区内的溶洞分布; 2）当隧道周边溶洞尺寸和位置不变时,盾构隧道围岩塑性区和变形量随溶洞埋深的增大而增大; 3）当隧道周边溶洞半径增大时,溶洞与隧道围岩间的应力集中区域变得分散,盾构隧道围岩变形量减小; 4）隧道周边溶洞内填充物及数量对盾构隧道围岩的变形量基本没有影响; 5）隧道周边溶洞位置对盾构隧道围岩变形的影响程度分别为盾构隧道围岩左、右侧的溶洞大于盾构隧道围岩下侧的溶洞,盾构隧道围岩下侧的溶洞大于盾构隧道围岩上侧的溶洞; 6）隧道周边溶洞仅在距隧道一定范围内才对盾构隧道施工稳定性有较大影响。     

隔堤填筑路基稳定性的数值模拟研究

沿河填筑路堤或隔堤填筑路堤是高等级公路经常采用的改扩建方式,受渗流及原河堤沉降的影响,沿河填筑路堤内部的应力分布及变形复杂,容易发生多种形式的破坏.该文结合依托工程进行了现场勘察和室内试验,根据测试结果建立有限元模型,模拟分析了隔堤填筑路基在原河堤沉降和渗流影响下的路堤稳定性.研究结果表明:隔堤填筑路堤对原河堤的稳定性非常有利,但路堤本身受隔堤沉降和渗流的影响容易产生两种破坏:一是因河堤沉降路堤一侧隆起而另一侧沉降导致路堤内部拉裂破坏;二是渗流及软弱下卧层容易造成路堤边坡剪出失稳.数值模拟可以在工程实施前揭示沿河路堤的变形破坏模式和发展变化规律,可以为优化设计提供依据和参考.     

有限元数值模拟在公路边坡稳定分析中的应用

应用非线性数值模拟方法分析了公路潜在不稳定边坡的应力、应变和塑性区分布规律,对边坡进行了稳定评价,作为对传统力学验算方法的补充,探讨了利用数值分析方法进行边坡稳定性分析的方法。     

桩帽连梁支撑式路堤土拱机理数值分析

上覆硬壳层缺失的深厚软土地基中基桩由于侧向约束薄弱和受压杆稳定影响存在失稳风险。桩帽连梁结构增加了地基承载力和稳定性,已逐步应用于实际工程中,但目前对于桩帽连梁支撑式路堤荷载传递机理和土拱效应相关的研究较少。通过ABAQUS大型有限元计算软件建立不同填土高度下桩帽连梁支撑式路堤三维简化模型,对桩帽连梁支撑式路堤的沉降变形特性、应力分布规律以及荷载传递机理等进行分析。结果表明,高填路堤桩帽顶、地梁顶以及桩间土顶之间的填土均存在差异沉降,桩间土与桩帽地梁之间以及地梁与桩帽之间均会形成土拱,最终填土荷载主要由桩帽承担。路堤填土竖向应力沿深度存在峰值点,峰值点以上的路堤应力分布与填土自重规律基本一致,峰值点以下的路堤应力沿深度递减,且峰值点高度略低于实际的等沉面高度。