基于超固结状态的既有软基段路基轻质换填技术研究

为解决沿海地区公路软基段路基差异沉降病害,该文基于超固结应力比的弹性变形理论,从减轻车辆荷载和结构自重附加应力的角度,开展人造超固结应力比计算分析及轻质化换填新技术的研究。结果表明：适宜密度轻质材料的换填厚度可使路基底部附加应力小于原状软土的自重应力,且附加应力小于软土初始流变应力值,形成的超固结应力比,可让软土地基处于弹性变形状态。试验路的沉降性能观测数据显示：工后1年使用情况下,轻质化换填路面结构的沉降稳定保持在1 mm左右,常规路面结构的沉降量达到17 mm,超过行车舒适的上限值15 mm,且沉降还在持续发展中。该文提出基于人造超固结应力比理论的轻质化换填技术可有效解决软基段路基差异沉降,具有显著的理论价值和工程实践推广前景。     

弥勒非低矮路基超固结膨胀土地基沉降特征

为研究非低矮路基下超固结原状膨胀土地基沉降特征,针对弥勒超固结膨胀土地区路基下地基的物理力学特性与沉降变形特征,开展了一系列原状膨胀土分级连续加载K₀固结试验以及现场路基填筑试验,并长期监测路基下地表沉降与路基下地基分层沉降。对比分析天然地基与CFG桩加固地基的沉降特征,地基中的超固结土与正常固结土的分界面深度随路基荷载增大的变化规律及其对地基沉降量的影响。分别采用正常固结法和超固结法计算地基沉降量,并与实测结果进行对比分析,对沉降计算方法进行了深入讨论。研究结果表明：CFG桩加固处理深度应超过超固结土层分布深度,否则与天然地基相比,控制沉降的效果并不明显;超固结沉降计算方法的计算精度明显高于目前设计常用的正常固结沉降计算方法（超固结计算方法的修正系数为0.531,正常固结计算方法的修正系数为0.351）,超固结算法-正常固结算法修正系数比随土层深度递减的趋势可用于反映超固结土层的加固处理情况;在路基工程设计中,对于路基荷载下的超固结膨胀土地基,建议采用超固结法沉降计算方法进行沉降分析;在地基加固处理时也应充分利用原状膨胀土的超固结特性,从而在该类地基加固设计中有效降低工程成本。     

路基路面结构的动力特性试验研究

路面路基结构的沉降变形主要来自地基路堤土层的固结压密沉降和交通荷载反复作用下路面路基各结构层的累积残余变形。文章论述了路面路基结构在车辆荷载作用下的动力特性试验研究,通过比较水的浸入和压实密度降低两种因数对路面路基结构应力和变形特性的影响程度可发现,水的浸入对路面路基结构应力和变形的影响要大于压实密度降低对路面路基结构的影响。水的浸入和碾压质量不高是造成路面早期破坏的因数之一。     

连云港软土地区路面分期建设中二次路面铺设时间研究

针对连云港深厚滨海相软土地区的路面分期工程,为确定合理的二次路面铺筑时间,设置时间跨度为15年,考虑不同路堤高度,采用GeoStudio有限元软件模拟路基荷载与交通荷载作用下地基沉降变形特性,分析路基高度对沉降历时的影响。结果表明,路基荷载引起的沉降随路基高度的增加而增加,交通荷载引起的沉降随路基高度的增加而减小;对于低路堤,开放交通后交通荷载引起的沉降在总沉降中始终占主导地位;考虑路基和交通荷载综合作用的沉降历时、连云港地区二期路面实施的控制标准,对于一般路段,二次路面铺装的合适时间在开放交通后第3年。     

不均匀沉降对路面结构力学的影响及控制标准

通过对现有的公路改扩建工程项目进行理论分析与试验研究,发现如果新旧路基结合处或拓宽地基的处理不恰当,可能导致新旧路基的不均匀沉降太大,从而使路面产生纵向裂缝,影响公路的正常使用。以延安北过境线工程为依托,运用数值模拟、理论研究等方法对不均匀沉降的特点和控制标准进行研究。结果表明:不均匀沉降主要由新旧路基的压缩变形、拓宽路基部分地基固结沉降和新旧路基结合部滑动变形引起。     

路基差异沉降的形成原因及对路面开裂的影响分析

路基的差异沉降是导致路面损坏的一个重要原因,而路基差异沉降不仅发生在半填半挖或新老路基结合处,在软土地基的固结沉降与高路堤临近边坡路肩部位压实度的差异、强降雨作用导致的高路堤边坡稳定性的降低及雨水入渗导致路基软化后行车荷载的反复循环作用均会导致差异沉降的形成与进一步发展,该文在分析这类差异沉降形成机理的同时,分析了不同类型差异沉降对路面开裂的影响。     

差异沉降对路面结构附加变形影响的大比尺模型试验

为合理描述新老路基差异沉降条件下路面结构层的附加变形问题,借助大型地基差异沉降平台,开展了新老地基差异沉降条件下拓宽沥青路面层影响机制大比尺模型试验研究。试验结果表明:在地基差异沉降作用下,沥青路面结构层整体处于受拉状态,下面层受到的地基差异沉降的影响最为明显,在地基差异沉降达到14cm时,路面结构面层开始出现塑性变形;新老路基中铺设土工格栅可以缓解下部地基差异沉降并减小路面结构层的附加应变;路面汽车荷载能在一定程度上缓解拓宽路基差异沉降导致的结构层附加变形;地基差异沉降会导致路面结构层与路基出现脱空从而产生局部弱支撑,在重力的作用下,沥青混凝土路面板呈现弯曲状态,路面表层会出现反坡。     

高填方路基后处理复合地基初始固结度对其工作性能的影响分析

在高填方路基后处理复合地基中,软弱土层的初始固结度对工后复合路基工作性能的影响显著。采用有限元软件建立高填方路基后处理复合地基的数值分析模型,分析了软弱地基条件下分层碾压填方路基采用后处理技术形成的复合地基初始固结度对工后复合路基中刚性小桩桩侧摩阻力、桩身轴力的分布和发展变化规律的影响,研究总结了复合地基初始固结度对工后复合路基工作性能的影响规律。结果表明,高填方路基后处理技术能够通过小桩成孔和注浆施工来快速消散高填方路基施工过程中下部软弱土层产生的超孔隙水压力,提高土体有效应力;增大初始固结度能够减小路基工后沉降,有效改善路基工作性能。研究成果对高填方路基后处理技术的优化设计和施工具有指导意义。     

反复水位作用下的深厚滩涂路基沉降及预测研究

结合福建某路基工程,分析了福建霞浦滩涂区的工程地质条件。在此基础上,利用Plaxis~(2D)数值仿真软件研究了深厚滩涂路基在反复水位作用下的沉降变形规律,分析了每个施工阶段固结度的增长机制,并提出了固结度预测公式。此外介绍了滩涂路基孔压变化规律,重点揭示了反复水位作用下孔压增长机制。最后,结合灰色预测方法GM(1,1)研发了反复水位作用下深厚滩涂路基的沉降预测系统,利用数值计算沉降结果验证了其正确性。研究结果表明:在反复水位作用下,路基会产生差异沉降,路堤的顶部右侧沉降量大于左侧的沉降,两侧沉降差约为36 cm。路堤顶部右、左侧的沉降速率分别为9.43×10~(-5) m/d,4.35×10~(-5) m/d;幂函数形式可以很好地描述滩涂淤泥在堆载和固结过程中的固结度变化规律,建议采用幂函数表达式;在反复水位作用阶段,滩涂淤泥的固结度建议采用Logistic函数表达式;在反复水位作用下,路基右侧的孔隙水压力比路基左侧孔隙水压力要大,路基右侧处孔隙水压力忽然增高至120 kPa,路基中心处点的孔隙水压力增加至113 kPa,路基左侧处的孔隙水压力为10 kPa,比第1次堆载时产生的孔压高3 kPa。所提出的深厚滩涂路基沉降预测系统可以将沉降误差控制在5%范围之内,并应用于工程实践。     

高液限红粘土路用特性与沉降变形规律

贵州遵贵扩容高速公路沿线分布有大量红粘土,其具有高液限、高塑性指数、高天然含水率的特点,为明确其路用性能及路基的沉降变形规律,开展了室内试验、红粘土路基填筑现场试验、路基沉降长期跟踪观测等一系列研究。结果表明:当红粘土稠度在1.10~0.88或含水率在25%~35%之间时,其CBR值满足规范要求,可用于路基填筑;其路基沉降曲线类似于抛物线,呈"先陡后缓"的总体趋势,在填筑施工期间沉降较大,约占总沉降的50%;填筑完成之后在自然沉降期其工后沉降并不大,且自然沉降期头半年的路基沉降占大多部分。因此,对于红粘土填方路基,铺筑路面前宜预留半年的自然沉降稳定期。     

公路地基路基协同沉降变形机理研究

为了研究盐渍土地区公路地基路基协同沉降变形机理，依托察格高速公路察尔汗盐湖湖心区域盐渍土地基处治试验段，将风积沙和砾石作为路基隔断层，建立数值分析模型，考虑路基与路面分层填筑过程中地基的固结沉降，分析了不同影响因素下地基-路基协同沉降变形规律以及地基路基差异沉降规律，提出了不同路基高度和宽度条件下地基与路基沉降比的取值范围。结果表明:路基沉降与地基沉降线性相关，路基横断面上各点沉降比可视为一定值。     

多年冻土地区路基不均匀融沉变形计算分析

针对多年冻土地区普遍存在的路基不均匀融沉变形现象,根据弹塑性固结理论,采用有限元方法对路基融沉变形进行计算分析,探讨了边界排水条件对路堤融沉变形以及路基表面水平位移的影响,并分析了地基融深和路堤高度对沉降的影响。研究结果表明,路基沉降随融深的增加而增加,排水状态的路基融沉变形比不排水的融沉变形大;路基融沉变形随路堤高度的增加而增加,路基是否排水对路基融沉变形和路基水平位移有显著影响。计算结果与实测值比较,所建立模型的理论计算值与实际观测结果基本一致,回归结果得出多年冻土地区路基融沉变形规律。     

碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测与分析

我国对水泥混凝土路面下碎石垫层的研究很不充分,对碎石垫层调整路基差异沉降的机理研究较少,缺乏对碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测研究。依托广东省阳江～阳春高速公路进行了碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测研究,研究成果对于完善水泥路面碎石垫层的设计方法具有重要作用。     

冻土地区路基融沉变形对沥青路面结构的影响

采用有限元方法建立了路基发生融沉变形时沥青路面结构的轴对称计算模型,将融沉变形分别简化为二次曲线和余弦曲线,分析了融沉变形对最大拉应力点位的影响,重点讨论了融沉盆形状、半径、融沉深度等因素对沥青路面结构面层和基层最大拉应力的影响。结果表明:路基的不均匀融沉变形在路面结构面层顶面产生拉应力,成为面层破坏的主要原因;在基层底面产生较大的附加应力,将会造成基层开裂,因此在多年冻土地区的路面设计中应考虑附加应力的影响。     

泡沫轻质土抬高加宽路基变形规律研究

采用数值模拟方法，通过对深汕西高速某抬高及加宽路基段典型施工工序进行分析，获取工序1～工序4新旧路面对应的横向差异值分别为7.50、17.21、4.60、2.50 mm，满足路基横向允许最大差异沉降的安全阈值，其最大沉降位于路基加宽新填土区域内。新路面工后沉降变形不同影响因素分析表明：抬高路基填筑密度与高度越大，工后新路面沉降变形就越大；新填土材料的密度对新路面沉降无明显影响，而对旧路面影响大；施工填筑速率越慢，则工后的新路面沉降变形就越小，也越能抑制新路面工后的大变形。     

兵团垦区软土路基工后差异沉降控制标准研究

针对新疆建设兵团垦区软土地区的公路工程特点,运用有限元软件,建立计算模型来研究路基发生不均匀沉降时路面结构的受力特性,从控制路面结构的容许弯拉应力的角度,分析了影响软土地基的工后容许差异沉降量的因素,包括公路等级、路基宽度、交通量、路堤填土高度等;提出了垦区软土地区公路路基顶面的工后差异沉降控制标准的计算思路,并总结了计算流程.在此基础上,通过计算,提出了垦区软土地区二,三,四级公路路基顶面的工后差异沉降控制标准,并根据路基顶面的差异沉降率控制标准,反算出软土地基的工后容许差异沉降量控制标准.     

路基沉降与稳定性的同步计算分析

基于Biot固结理论和强度折减思想,利用快速拉格朗日差分法,对高速公路路基沉降和稳定性进行实时同步数值分析。结果表明,施工期随着填筑高度的增加,地基沉降呈线性增大,路基边坡的安全系数逐渐减小;道路营运期,随着孔隙水压的消散,固结沉降累积最终趋于稳定,边坡的安全系数在施工完毕初期为最小。     

高速公路软土地基固结系数反分析

基于地基固结理论,提出了考虑地基加固区下卧层修正的沉降资料反演固结系数的计算方法。结合通启高速公路沉降资料,反算出固结系数,相对室内固结试验成果高出1~2个数量级。并应用于计算路基沉降,与实验室测得的固结系数计算的沉降曲线进行对比和分析,得出了一些结论和建议。     

基于有限元模型的拓宽路基沉降规律分析

路基拓宽是目前道路领域中最常见的改建工程之一,在拓宽道路施工及运营阶段,容易产生不均匀变形而诱发各种道路病害.为了获得路基在拓宽后的变形状况,现运用通用有限元程序ABAQUS构建了路基拓宽模型.基于该模型,分析了道路地基顶面在拓宽工程影响下的沉降规律,并在此基础上分析了拓宽宽度、分层拓宽厚度及施工固结时间等因素对道路沉...