考虑饱和度变化的高速铁路非饱和路基固结分析

饱和度对非饱和土的固结特性有明显影响,研究饱和度对固结变形的影响规律,有助于科学预测高铁基础工后沉降。基于Fredlund双参数理论和已有的一维固结解析解,求得非饱和土的一维固结速率。在考虑饱和度和渗透系数关系的情况下,结合典型算例,分析饱和度对固结特性的影响。研究结果表明:超孔隙气压力、超孔隙水压力的开始消散时间以及土体的开始变形时间均随着饱和度的减小而后延;高饱和度条件下的超孔隙气压力和低饱和度条件下的超孔隙水压力的消散速率更小,且消散过程更长;不同饱和度条件下的土体固结曲线在中前期都表现出相同的变形规律,但饱和度越大,土体固结时间就越短。     

基于解析解和修正Newton-Raphson法的土层固结参数反分析研究

土体固结参数的准确性是影响土层沉降变形计算精度的重要因素,常规室内试验获得的土体固结参数受扰动较大,精度无法满足精确计算需求。基于土层固结解析解和修正Newton-Raphson方法,建立通过土层沉降变形监测值反分析土层固结参数的优化求解模型,实现了对土体固结参数(体积压缩系数、渗透系数)和初始固结时间的准确估计,可满足工程中准确预测土层沉降变形随时间发展变化的需求。     

基于Harris函数的2级加载固结试验方法及可靠性判别准则

为提高获取土体压缩模量和先期固结压力的土工试验测试效率,在采用Harris函数描述土体e-lgp曲线的基础上,提出2级加载确定土体压缩特性的固结试验方法,其在确定压缩模量Es和先期固结压力pc时的适用性得到了京沪高铁和京津城际铁路地基土样的验证。研究结果表明:由土体初始孔隙比e_0和2级加载稳定变形值可以准确计算压缩曲线的Harris函数表达式,除小于100 kPa时外,其余压力段压缩模量Es误差基本小于10%,平均误差仅为5.59%;利用Harris函数可得到压缩曲线最小曲率半径点坐标和直线段斜率解析值,所得先期固结压力的Casagrande法计算值与土体埋深呈明显正相关,且与上覆压力的比较结果和试验段实测分层沉降发展规律吻合;以压缩指数Cc为评价指标,通过概率模型建立固结试验可靠性判别准则,研究成果为简化固结试验方法,快速确定土体压缩参数提供了新途径。     

京雄城际铁路地下水开采条件下无砟轨道路基沉降特性

由于地下水过量开采,京雄城际铁路沿线所经地区沉降问题显著,严重威胁铁路运营安全。本文利用Visual-Modflow和ABAUQS软件分别建立三维水文地质模型和沉降耦合数学模型,分析不同地下水开采条件下地下水位变化特征及不同地下水位变化条件下无砟轨道路基沉降特性,为制定京雄城际铁路所经地区的地下水合理开采方案提供依据。研究结果表明:随着开采时间增加,地下水位逐渐下降且下降速率逐渐减小;随着抽水速率的增加,地下水位下降高度逐渐增大且增大幅度逐渐减小,下降速率逐渐增大;土体中超静孔隙水压力随开采时间或抽水速率的增加而减小;随着开采时间的增加,路基顶面累计沉降逐渐增大,沉降速率逐渐减小;随着抽水速率的增加,累计沉降和沉降速率均增大。建议将雄县地区沿线单井抽水速率控制在1 000 m~3/d以下,以控制京雄城际铁路路基沉降。     

爆炸法处理深层软弱地基试验研究

试验将袋装排水沙井，堆截预压和深部爆炸加载相结合，使深层软弱地基中的爆炸作生压实和快速排水固结，达到高效加固地基的目的，分析了现场爆炸处理地基试验过程中孔隙水压力变化过程，地表沉降量，触探试验值，土样物理力学性质指标和压缩空腔的变化，认为深部饱和土中爆炸后瞬时峰值压力很大，而且在很长一段时间内仍保持较高孔隙水压力值，能产生长达3天的持久排水固结，与此同时地表沉降在爆后迅速发生，两次爆炸区的沉降量比一次爆炸大得多，由爆炸前后触探试验和土样物理力学性质实验对比，爆炸后土层强度指标有所提高，承载力提高20％，压缩模量提高了20％，另外炮孔内腔体积也扩大了9倍，试验证明用爆炸法处理深层软弱地其是有效的，成功的。     

深圳地区花岗岩残积土的沉降计算及现场测试分析

结合工程实例,探讨采用堆载预压进行大面积软基处理时,淤泥层下卧花岗岩残积土层固结沉降计算方法。指出室内试验得到的花岗岩残积土压缩指标是失真的,其压缩模量偏小,压缩系数偏大,计算得到的沉降量过大,其原因在于试验方法的局限性。计算分析和现场观测表明:根据原位标准贯入试验所得指标计算花岗岩残积土的沉降量更符合实际。     

高铁CFG桩—筏复合地基固结解析解及特性

考虑桩—土在刚度、渗透性等方面的差异,建立端承型CFG桩—筏复合地基轴对称固结模型,推导桩间土的固结方程,并给出"单级等速加载"情况下固结方程的解析解;应用该解析解结合工程实例进一步研究置换率、桩—土压缩模量比、加荷速率地基设计参数对固结特性的影响.结果表明:桩的作用增大复合地基等价固结系数,固结速率随置换率、桩—土压...     

高速铁路软土复合路基沉降注浆治理现场试验研究

在长三角地区某运营高速铁路上采用全断面和分层2种注浆方式进行治理软土复合路基沉降的现场试验,研究注浆对路基的抬升规律。结果表明:在路基两侧对称、均匀注浆可减小上、下行线差异变形;注浆抬升路基的同时,会引起地基土的孔隙水压力上升,而注浆停止后随着路基抬升量的回落,地基土的超孔隙水压力也逐渐消散;混凝土支承层的变形呈钟形抛物线隆起状,短时间内相邻注浆孔注浆可产生叠加效应;分层注浆时存在关键影响土层,对该土层注浆时混凝土支承层变形显著,实际注浆施工中应尽量控制对其的扰动;分层注浆产生的路基抬升量更稳定,引起的超孔隙水压力较小,注浆效果理想。     

增压式真空预压处理站场软基效果试验研究

常规真空预压由于工期长、长期排水效果差,常常无法满足站场路基设计施工要求;为克服上述缺点,在某站场地基处理过程中引入增压式真空预压。为验证增压式真空预压的适宜性,在现场设置4个不同设计方案的试验断面,分别进行表层沉降、分层沉降、孔隙水压力和地下水位的对比分析。试验结果表明:采用增压式真空预压可提高预压期沉降量,缩短固结时间;但增长效果主要体现在增压管埋设深度以下2 m左右的位置,其沉降量约占总沉降的70%;增压处理后能有效降低真空预压区地下水位,加速软基固结。     

细粒含量对粉砂固结压缩特性影响的试验研究

研究目的:基于细粒含量对不同状态客专粉砂地基固结压缩特性影响研究的不足,依托新建通辽至京沈高铁新民北站铁路工程,对处于松散、中密和密实状态的粉砂分别掺配5%、15%、30%和40%的细粒含量,开展不同细粒含量对粉砂固结压缩特性影响的T90试验研究,揭示不同细粒含量对不同状态粉砂土体的孔隙比、固结系数、压缩模量、固结压缩历程的影响规律,以及应力-应变关系发生、发展规律。研究结论:(1)随着细粒含量的增加,松散粉砂的孔隙比和固结系数逐渐减小,而压缩模量随之增加,在达到FC15后,变化速度较为显著;中密和密实状态粉砂的孔隙比和固结系数发展规律存在较明显的转折点,即起初阶段是逐渐变小的,但当达到FC30后,其随细粒含量增加而增大,而压缩模量则持续地降低;(2)利用对数函数和双曲线函数分别对不同细粒含量不同状态粉砂的变形随时间发展规律及应力-应变关系进行拟合分析,得到了较为可靠的统一表达式;(3)运用计算机模型试验进一步验证了细粒含量对客专粉砂固结压缩特性的影响规律的真实性与可靠性;(4)本研究成果可应用于类似客专路基工程粉砂地基处理的设计与施工。     

高速铁路地基土压缩模量确定方法比较研究

为掌握高速铁路复合地基中天然土层压缩模量准确简便的确定方法,以武广客运专线12个试验断面和京沪高速铁路4个试验断面路堤设计参数和地基处理情况为依据,分别采用E1-2法和e-p曲线法确定各天然土层压缩模量,计算地基沉降值并将其与实测沉降值进行比较。结果表明:对于浅薄地层地基而言,路堤高度略大于5 m(不超过7.5 m)时,E1-2法的计算沉降值与e-p曲线法相比误差小于10%,路堤高度小于5 m时,两者误差随路堤高度减小而增大,但是控制在30%以内;为简化运算,可以采用E1-2法代替e-p曲线法计算浅薄地层地基沉降;对于深厚地层而言,E1-2法计算沉降值明显大于e-p曲线法,其误差随压缩层厚度增大而增大,故不宜采用E1-2法计算深厚地层地基沉降。     

考虑细颗粒含量成层的客专粉砂地基固结问题传递矩阵解

基于现有成层地基固结问题求解的局限性及适用性,借助Laplace变换及逆变换法,将体现成层粉砂地基固结特性的参数作为刚度矩阵元素,以矩阵的形式在成层地基层间传递,求解出考虑不同分级加荷及边界条件下成层客专粉砂地基的固结解析解。结合不同细颗粒含量对客专粉砂固结特性的影响规律,研究不同细颗粒含量对成层客专粉砂地基的应力、孔压及位移的发展规律。同时,运用ABAQUS对成层粉砂地基的固结问题进行数值模拟分析,通过和理论解析解对比分析,进一步验证了传递矩阵法求解不同细颗粒含量成层客专粉砂地基固结问题的可靠性和适用性。     

浅层地下水开采对高速铁路工程的影响及对策

研究目的：研究掌握浅层地下水开采引起的地面沉降特征及其对高速铁路工程的影响,提出针对性的防治对策与工程措施,供高速铁路勘测、设计及施工参考。研究方法：结合华北平原地面沉降情况,建立浅层地下水开采引起地面沉降的固结沉降模型。研制离心场中地基抽水的模拟和测量系统,进行了离心模型试验,测量抽水过程中粉土地基孔隙水压力和沉降的变化及分布规律,并对比分析了对不同型式桥梁的影响。研究结果：对浅层地下水开采引起的地面沉降机理进行初步分析,基于离心模型试验结果探讨了浅层抽水引起地基沉降的过程和特征,评价了地基不均匀沉降对特殊桥梁形式的影响,并提出了针对性的防治措施和对策。研究结论：浅层地下水开采造成的不均匀沉降对高速铁路工程的影响较大,需通过控制线路附近地下水开采、采取适宜的工程结构措施加以防治。     

基于数值模型应力提取的并线高铁沉降计算

为研究复杂工况下的既有高铁沉降评估问题,避免数值模型参数难以确定以及理论分析相对简单的缺陷,采用数值仿真模型确定地基附加应力,应用分层总和法实现对既有并线高铁附加沉降的精准评价。研究中,具体分析影响数值仿真模型附加应力分布的多个因素,并基于数值仿真和Boussinesq理论对比,提出高铁路基数值仿真模型建立的一般准则。数值仿真分析中,可不考虑土体本构、模量、泊松比、层状地基等因素的影响,数值模型水平与深度边界应为1.5倍～2.0倍的路基底宽,地下水对附加应力分布影响较大,提取应力过程中统一不考虑地下水。工程验证中,以并行京沪高铁的某高铁站为分析对象,完成并线高铁的数值仿真分析和附加沉降评估,评估结果证明:应用基于数值仿真模型附加应力提取进行既有高铁附加沉降评估,在理论上和工程实践上均可行有效。     

爆炸固结法和塑料排水板法处理软土地基的对比试验

爆炸固结法是软土地基处理的新方法。在宁启铁路试验段现场爆炸试验的基础上,研究软土地基经过爆炸后的变形特性。在地质情况接近情况下,对比爆炸固结法与塑料排水板加堆载预压法处理的结果表明,爆炸固结法加快了土体前期固结速率和地基沉降速率,有利于缩短施工工期,适用于工期紧的工程,但同时土体也伴随着较大侧向位移;爆炸固结法相对排水固结法,总沉降量有所增加,最终侧移总量基本一致,工后沉降和可比造价较接近,在工期允许情况下工后沉降均能满足设计要求。     

粤电中山项目真空预压监测成果分析

粤电中山项目软基采用真空预压法处理,为达到监控施工安全和验证地基处理效果的目的,进行了施工监测。施工过程中采用了膜下真空度、地面沉降、分层沉降、地下水位、孔隙水压力、深层水平位移等多种监测方法,根据监测的数据推算了最终沉降,计算了固结度,为卸载提供了依据,获得的实践经验可在其他类似工程中推广应用。     

强夯法加固铁路松软土地基现场试验研究

结合强夯法加固铁路饱和松软土地基的现场测试试验,研究强夯过程中地层孔隙水压力的增长和消散规律、孔隙水压力的空间分布特征、地表位移和地层深处沉降的变化规律以及加固后的地基承载力。结果表明,强夯荷载作用下,孔隙水压力的影响范围可以达到水平距离4.75m和深度6m,在第1遍和第2遍强夯作用后经过约4～6d,孔隙水压力消散率能达到90%以上;同时,土层较深处的沉降量也十分显著,在第1遍强夯荷载作用后,3.8m深处的沉降量可以达到10.7cm。因此,用强夯法加固饱和松软土地基可行,加固后的地基承载力特征值可达240kPa。