非饱和路基土电渗排水数值模拟及水分迁移研究

电渗排水是降低运营期过湿路基含水率的有效手段,经典饱和土电渗理论在分析路基含水率变化时误差较大,为此,文中提出非饱和土电渗水分迁移方程、构建非饱和土电渗数值仿真模型,对其水分迁移规律进行研究。结果表明,数值模型结果与实测结果误差在2%以内,仿真效果良好;非饱和土电渗排水是先产生湿度梯度,后水分逐渐迁移至平衡的情况,整体排水速率先上升后下降,峰值大小与加载电势正相关,达峰时间与加载电势负相关。     

大气作用下非饱和黄土路基湿度变化及影响因素研究

以西北地区的黄土路基为研究对象,以夏秋季节大气作用下的降雨—蒸发作用对路基湿度场、温度场以及变形的循环作用机理为研究目的,采用室内物理力学试验、人工填筑模型试验等多种研究方法,详实展开了降雨—蒸发循环作用下非饱和黄土路基土体含水率、温度、孔隙水压力以及变形的动态响应规律和稳定性研究;并对不同大气作用下,路基土体湿度场、温度场以及横向变形的变化规律和影响因素进行分析。发现非饱和黄土路基边坡在降雨入渗过程中,对应着一个临界入渗强度,路基边坡的表层土体含水率的变化比较明显,中雨对路基土体湿度变化的影响深度最大,路基不同位置土体含水率受到影响的程度不尽相同,非饱和黄土路基中水分的入渗速度要大于蒸发速度。     

双灰桩加固黄土路堤边坡稳定性分析及应用

边坡溜坍是土质路基常见的一种病害现象。本文利用双灰桩法加固既有铁路黄土路堤边坡,分析了压实黄土、双灰材料强度特性及变化规律;建立了双灰桩加固路堤边坡浅层溜坍分析计算方法;并结合实际工程应用研究了加固效果。     

分级真空预压联合电渗和强夯法试验

真空预压联合电渗法是疏浚淤泥最有效的地基处理方法之一,但由于真空预压阶段排水板淤堵导致土体固结不足,同时电渗阶段土体开裂严重导致界面电阻较大、能耗过高,该方法在实际工程中并未得到广泛应用。基于此提出一种新的方法,即分级真空预压联合电渗和强夯法,以克服原方法存在的缺陷;同时研究在不同真空分级级数下分级真空预压联合电渗和强夯法对疏浚淤泥的加固效果。采用自制玻璃模型桶,通过室内模型试验对疏浚淤泥加固过程中的土体出流量、电流强度、土体表面沉降以及试验后土体含水量、土体十字板剪切强度、土体pH值和阳极腐蚀量等进行监测。试验结果表明：在分级真空预压、电渗、强夯联合作用中,采用分级施加真空压力的方式有效缓解了真空预压阶段排水板淤堵,使得土体出流强于真空预压联合电渗法,土体表面沉降发展更显著;在电渗阶段与强夯结合有效提高了土体致密性,弥补了土体裂缝,增强了电路电流,提高了电渗排水效率;采用分级真空预压联合电渗和强夯法较传统真空预压联合电渗法而言阳极腐蚀量更小,能耗更低;真空分级级数越多,对疏浚淤泥的加固效果越好;在试验中采用分3级施加真空压力的方式处理疏浚淤泥,处理后的土体十字板剪切强度达到105 kPa,含水量降至37.6%,对疏浚淤泥的加固效果最优。     

阳极灌浆溶液对电渗加固软土地基的影响

为改善土体电渗处理效果，研究了电渗期间在阳极处添加化学试剂对地基加固处理的影响。试验采用自制模型箱，共设置5组试样，电势梯度为0.5 V·cm^-1。通过电渗过程中在土体与阳极电极板脱离处灌入等量氢氧化钠、氯化钠、氢氧化钙和氯化钙溶液，进行室内试验研究。试验控制添加的阴离子数量相同，钠溶液浓度为2.0 mol·L^-1，钙溶液浓度为1.0 mol·L^-1。当电渗进行到15 h时，各试验组试样添加50 mL相应溶液。比较分析排水、电流、能耗及处理后抗剪强度、含水率、电导率等参数。试验结果表明：添加化学试剂能明显改善排水效果和土体强度，相比对照组，灌浆处理后抗剪强度提升了27.3%~44.6%，平均含水率降低了10.5%~34.7%；羟基与土体成分反应生成的物质填充孔隙，增大土体密实度和强度，同时会堵塞排水路径等；氯盐综合处理效果较好，但电极腐蚀和平均能耗较大；钙离子较钠离子能更好地改善排水和导电效果；在4种化学试剂中，氯化钙处理效果最佳。     

土-水特征曲线在黄土边坡稳定分析中的应用研究

以南水北调中线穿黄工程南岸连接渠边坡为研究对象,采用压力板法获得了非饱和黄土边坡的土-水特征曲线,用Van Genuchten模型对试验数据进行了拟合,将拟合参数代入Vanepalli非饱和土的抗剪强度经验公式,预测不同吸力和含水率下的非饱和土的抗剪强度值,并与常吸力三轴剪切试验结果进行对比,验证了预测公式的准确性;试验结果和预测结果都表明非饱和黄土吸力和含水率的变化对黏聚力影响显著,对内摩擦角影响较小。通过建立含水率与非饱和黄土抗剪强度的关系,将不同含水率的抗剪强度运用到非饱和黄土边坡稳定性分析中,不但能对该区域黄土边坡的稳定性给予科学的评价,还可以减少不必要的浪费。     

EKG电极形式对电渗联合真空预压加固效果的影响

通过宁波滨海某围海造陆工程电渗联合真空预压的现场试验研究,对强度、含水率、沉降、孔压等参数进行监测,比较新型管式EKG电极和传统板式EKG电极对吹填淤泥的加固效果。结果表明:管式EKG电极加固区域的土体强度更高,孔压消散更快,沉降量更大,深部含水率更低,是更为高效的电极材料。主要原因在于,管式EKG电极排水通道更为畅通,不易被淤泥堵塞,从而为软黏土电渗联合真空预压加固提供了更为有效的电极材料。     

黄土路基压实度影响因素

路基压实度是路基填筑过程中控制路基强度和稳定性的关键指标。本文以某高速公路黄土路基压实度为主要研究对象,研究了影响黄土路基压实度的主要因素。通过室内试验,分析了含水量、灰剂量和压实功对不同类型路基土体压实干密度的影响。通过现场试验,分析了实际施工过程中路基压实度的影响因素。研究结果表明,压实后土体的干密度随着含水量的增大而增大,超过最佳含水量后,压实干密度开始减小。灰剂量越大,土体达到最大干密度对应的最佳含水量越大。随着压实功的提高,土体的最大干密度增大,最佳含水量减小。实际施工过程中土体的干密度小于试验所得,土体的压实度收到压实工艺、含水量、灰剂量、松铺厚度等多方面的影响。     

冻融作用下水分迁移对压实黄土强度影响的宏微观试验研究

在季节性冻土区，冻融作用下土体的水分迁移及其伴生现象会诱发黄土路基发生病害，探明冻融作用下水分迁移对压实黄土强度的影响及其机制，对于黄土地区路基工程冻融病害防治非常必要。采用大尺寸设备对洛川黄土开展单向冻结-双向融化作用下的冻融循环试验，对土体温度场、水分场均加以监测，并在此基础上进行直剪试验和电镜扫描试验。结果表明：土体温度场在每级负温作用下50 h达到稳定，单向冻结完成后冻结深度为46 cm；含水量在冻结区增加，在未冻结区减小，土体融化后水分回迁但回迁量小于冻结时的迁移量；土体剪切强度与含水量分布沿土体轴向呈现出较强的一致性，冻融后土体强度随含水量增加而降低，临界冻结锋面处强度劣化效应最明显；随着冻融循环次数的增大，土体孔隙面积和分形维数均表现为增加，其中微、小孔隙减少，中、大孔隙增加，冻融循环7次后土体微结构基本趋于稳定，土体强度与孔隙面积成反比例关系；土体在冻-融过程中，冻结区水分的显著增加是造成土体强度衰减、孔隙增多的重要原因。     

连续降雨入渗作用下非饱和土路基稳定性研究

为了分析连续降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响，依托G30₁₁线（青海境）察尔汗-格尔木高速公路工程，基于非饱和土路基降雨入渗机理，建立公路路基降雨入渗计算模型，对比分析了非饱和土路基在降雨入渗作用下的孔压、沉降、位移与含水率随时间、空间（水平向、竖向）的分布规律，同时界定了路基降雨入渗影响范围。结果表明:在降雨入渗过程中，地表饱和区域逐渐向路基上部非饱和区域扩展，上部路基基质吸力和土体强度逐渐降低，但土体孔压和含水率逐渐增大。     

基于FLAC3D的堆载预压结合塑料排水板软土路基复合加固研究

在城市道路建设过程中,通常会遇到各种地质情况,软土地基是常见的地质问题之一。城市道路的路基是路面的基础,应满足强度、变形和稳定性的要求,由于软土具有天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低等特点,当遇到软土作为路基基础时,应采取各类地基加固处理措施来对软土地基进行处理,使得城市道路能满足设计的要求。以湖南省益阳市经济开发区团圆南路道路工程为案例,通过FLAC3D数值计算,详细介绍了建立软土路基堆载预压结合塑料排水板复合加固有限差分法模型的步骤,通过数值模拟得到软土地基在堆载预压结合塑料排水板作用下的响应情况,并得到预压荷载施加后超静孔隙水压力消散规律,揭示了软土路基在堆载预压结合塑料排水板作用下的孔隙水压力、固结沉降分布特征,最终,获得了软土路基土体中孔隙水压力、各层总沉降、各层的分层沉降随着深度方向的变化规律,研究结论对软土地基处理起到很好的指导作用。     

二灰改性黄土用于季节性冰冻地区路基抗冻性能研究

中国季节性冻土地区分布广，冬季路基易吸水冻胀导致边坡失稳和路面翻浆唧泥病害。采用石灰与粉煤灰对黄土进行联合改性的抗冻性能室内试验，通过对冻融循环前后不同石灰和粉煤灰配比下联合改性黄土的无侧限抗压强度、渗透系数、抗剪强度等物理力学特性的试验研究，选取性能较优的联合改性黄土的最佳配比。结果表明:石灰、粉煤灰联合改性技术不仅能提高黄土的无侧限抗压强度、降低其渗透系数，而且还能明显提高路基抗冻性能；联合改性黄土最佳掺配比为石灰和粉煤灰用量分别为黄土用量的6 %，8 %左右。     

建筑垃圾灰土挤密桩在黄土路基中的设计及应用

介绍建筑垃圾灰土挤密桩地基在黄土路基中应用的作用机理、施工工艺、设计计算、最大干密度和最佳含水率试验及加固效果检测。建筑垃圾灰土挤密桩的应用,能很好地消纳建筑垃圾,并能有效地消除黄土的湿陷性,提高黄土地基的强度,能够满足一般公路路基承载力的设计要求,达到节约资源,减少工程投资的目的,创造显著的社会效益、经济效益和环保效益。     

兰新铁路冻害原因分析及整治措施

分析兰新铁路冻害的原因,提出了兰新铁路冻害分为道床冻害和路基冻害,道床冻害是由于外界黄土进入道床及翻浆冒泥而产生。通过室内试验数据,说明路基土的土质、含水率及温度是路基冻害的主要原因。阐述了兰新铁路冻害整治的思路及措施。     

无砟轨道松软土路基加固与沉降控制试验研究

无砟轨道线路对工后沉降控制要求十分严格,路基工程工后沉降主要为路基铺轨完成后地基的残余沉降,厚层松软土路基沉降控制是路基建设中的重点与难点.结合路基不同部位要求,采用桩板结构、桩筏结构及桩网结构联合超载预压进行地基加固,通过典型工点进行现场试验测试与验证,有效控制了路基工后沉降,整个路段内纵向沉降较为均匀,区段路基满足铁路高速、安全、平顺的运营要求,加固措施有效可行.     

北京某市政路杂填土路基处理方案研究与应用

随着城市的不断发展壮大，市政路网逐步由城区向郊区扩张，先建小区后修路的整体理念导致市政路中出现了各类杂填土地基。为保证路基的稳定性，需对杂填土地基进行处理。通过详细对比强夯法、换土垫层法、柱锤冲扩桩法、水泥粉煤灰碎石桩法4种路基处理的实用方法，最终确定采用换土垫层和柱锤冲扩桩结合的方式分段进行路基处理，并对路基处理后的地基承载力及沉降进行相关验算，同时提出相关路基处理方案的施工注意事项，不仅解决了实际工程中杂填土路基处理问题，还为类似的工程提供了参考借鉴思路。     

赤泥-粉煤灰改良高含水率粉质土试验研究

以安徽五里河高速公路#13取土场高含水率粉质土为研究对象,采用赤泥、粉煤灰为新型固化剂对其进行固化改良。通过室内试验测试改良土强度、黏聚力和内摩擦角,初步确定固化剂中赤泥与粉煤灰混合比例;通过现场改良土填筑路基试验,测试改良土的含水率、最大干密度、无侧限抗压强度、压实度等指标,综合确定最终固化剂最优掺入比,并确定路基合理碾压次数。结果表明:室内试验测得的固化剂中赤泥与粉煤灰的最优比例关系为1.2∶1;现场试验中,固化改良土在5天内含水率显著降低,固化剂掺入比达6 %后对于原状土含水率降低速率贡献并不明显;随固化剂掺入比的增加,现场试验中的改良土无侧限抗压强度显著增加,路基碾压成型效果较好,但固化剂掺入比超过6 %后强度提升幅度不大;因此,确定固化剂掺入比6 %为最优,同时确定改良粉质土碾压5次为宜。     

高路堤软基深部变形机理及位移响应规律

路基填筑不断增加的上部荷载超过软土上覆＂硬壳层＂极限应力,致使硬壳层应力扩散作用失效,软土地基强烈受压发生不排水固结,压缩量大,为路基提供了较大变形空间,导致高路堤发生推移式滑动鼓胀变形。必须停止路基填筑,立即实施抗滑桩对软土路基进行支挡防护。桩的位移结果表明：桩身已开始受力,变形小幅增加后趋稳定,累计位移量可控。     

黄土地区新建铁路路基狭窄场地地基加固处理研究

依托黄土地区某新建铁路填方路基与黄土峁间需设置变电所的基础工程，结合场地空间狭窄条件和黄土湿陷性特征，采用排桩挡墙收坡及旋喷桩加固墙前地基，保证路基边坡稳定性和承载力要求，并通过桩顶位移和地基承载力测试评价其治理效果。结果表明：桩顶水平位移主要经历快速增长和保持稳定两个阶段，且墙前土开挖越深，桩顶水平位移越大；3个测点的最大桩顶水平位移分别为19.7、20.8、20.2 mm，均小于控制值；墙前地基采用旋喷桩加固，呈正方形布置，直径0.6 m，间距1.2 m，桩深10.0 m，复合地基承载力和边坡稳定性满足设计要求。