基于CPTU测试的软土压缩模量确定方法试验研究

在软土地基沉降计算过程中采用较多的是分层总和法,其中关键点在于如何精确确定各土层的压缩模量值.目前确定方法主要依赖于室内土工试验.由于取样与试验过程中的应力释放、扰动等问题,造成取得的值往往偏低,进而造成沉降预测精度偏小.采用先进的原位测试技术——孔压静力触探(CPTU),在江苏省3条高速公路上进行了大量试验研究,评价了基于CPTU测试技术预测土体压缩模量(E)的方法,并提出了相应的经验计算公式,可在类似地质条件区域借鉴使用.     

南京地区典型软土原位指标分析研究

介绍南京地区软土工程性质,并对南京地区典型软土原位指标进行相关性分析,建立了对应与南京地区典型软土的双桥静力触探锥尖阻力与十字板剪切试验不排水抗剪强度的经验公式。在此基础上,对比国内其它地区的经验公式,分析了经验公式系数与土性指标的关系。为此,构建的锥尖阻力与十字板抗剪强度之间的关系。     

湿度和吸力对处治土路基回弹模量的影响

通过室内试验和试验路测试,建立了水泥-石灰综合稳定土和石灰稳定土2种处治土路基回弹模量与饱和度之间的关系以及土张力与饱和度之间的关系;通过土张力的现场测试,并利用上述2个关系可以预估路基回弹模量.研究表明,随土张力减小、饱和度增大,处治土路基回弹模量显著减小.     

路基土湿度动态变化的测试方法

为研究路基土湿度的动态变化特征,通过设置试验路段,进行了室内模拟试验和现场测试,对路基土含水量的变化进行了研究。根据试验数据建立了重塑土体积含水量、饱和含水量与张力的关系式,预估了土的含水量,并利用建立好的土回弹模量和土含水量的模型,进而预估了土的回弹模量的动态变化特征。结果表明,土张力与含水量之间具有较好的相关性,预估值和实测值相差不到10%,具有较高的精度。因此,采用张力计测试土张力并反演路基土的含水量是可行的,若再提高张力计的测试精度,可以更准确地获得路基土湿度的动态变化特征,并对路基的设计具有重要的指导作用。     

考虑卸荷再加荷条件改进常规软土路基沉降计算方法

卸荷再加荷条件下软土路基沉降具有独特的性状。在常规分层总和法计算软土路基沉降的基础上,考虑了土体压缩模量、卸荷模量以及再加荷模量的差异性。根据室内试验结果,对常规分层总和法进行了改进。计算结果表明,这种改进具有一定的理论和实际意义。     

兰渝铁路南充段嘉陵江两岸路基静力触探分析

通过对兰渝铁路南充段嘉陵江两岸路基的静力触探测试成果进行统计分析,得到了软土、粘性土和砂类土的静力触探参数值,可快速确定和划分土类.提出利用端阻qc和基本承载力σ0判别松软土的方法,对现行规范利用双桥静力触探参数进行土类划分作了有益的补充.而各类土的基本承载力σ0.和压缩模量Es与端阻qc之间关系式的建立,为相关专业设计提供较可靠的力学参数.     

高速公路路基土动静压缩模量的关系

根据现场瑞刑波测试曲线，反演得出了路基土的动压缩模量，与静压缩模量进行了对比分析，得出了两者之间的拟合公式。     

CPTU技术在黏性土不排水抗剪强度计算中的应用研究

以江苏江海高速公路的黏性土为例,采用孔压静力触探技术（CPTU）对该场地黏性土进行土层测试与不排水抗剪强度的计算研究。结合现场十字板剪切试验,反演该场地黏性土CPTU的三种圆锥系数。最后,以反演的总锥尖圆锥系数（Nk=15.9）来计算该场地其他位置处黏性土的不排水抗剪强度。结果表明:在确定场地圆锥系数的前提下,以CPTU技术来计算黏性土的不排水抗剪强度是可靠的。     

路基土动态回弹模量预估进展与展望

路基动态回弹模量是路面结构设计的重要参数,而路基土回弹模量MR的预估是确定路基回弹模量的基础。基于此,总结分析国内外路基土动态回弹模量预估模型的主要成果,并根据预估模型变量的不同,将典型预估模型分成了3类:第1类(A类)是以应力为变量的预估模型;第2类(B类)是将基质吸力耦合到应力变量中的预估模型;第3类(C类)是将基质吸力作为独立应力变量的预估模型。进而,从每类模型中选取2个被广泛接受的代表性模型,并采用3种土样的重复加载动三轴试验数据,对各类模型的适用性和特点进行分析。结果表明:A类模型形式简单,考虑了体应力、偏应力、八面体剪应力等应力变量对路基土动态回弹模量的影响,但对路基湿度状态的反映仅体现在k1,k2,k3等模型参数中;B类模型是基于微观力学理论和热力学定律或基于Bishop非饱和土的有效应力原理提出的,若通过试验确定有效应力参数,成本高且设备不易操作,若通过经验公式来确定则误差较大;C类模型又分为将基质吸力作为应力的增量和乘积2种形式,增量形式导致MR随基质吸力的变化不受围压、循环偏应力的影响,与实际情况不符,而乘积形式可避免该现象的产生;建议采用乘积的形式来反映基质吸力对路基土动态回弹模量的贡献。此外,为提出适用于中国路基路面设计体系的路基土回弹模量预估模型,应在加载序列、基质吸力测试、预估模型构建、干湿循环影响等方面开展进一步研究。     

软土工程特性研究与评价

软土具有高含水量和低强度的特性,作为公路路基常会出现路面开裂、不均匀沉降等现象,影响道路的正常运营。为分析沿海沪苏浙高速公路江苏段软土路基呈现的路面变形、桥头跳车等工程问题,对长江三角洲地区浅部软土的工程特性进行系统研究与评价,在太仓地区进行了现场钻孔取样,并对试样的物理力学性质进行了一系列测试。结果表明:长三角浅部软土具有高压缩性、低强度等特点,主要由黏粒和粉粒组成,局部存在粉砂夹层,随着土层深度增加,粉粒和砂粒含量增加。软土含水量在30%~50%之间变化,不同深度处软土液限的变化规律与含水量基本相同。土层厚度增加,土体由流塑状态向可塑状态转变,上层软土的压缩模量小于5 MPa,并具有一定的结构性特征。     

无侧限圆柱形试件与试槽土基的回弹模量关系研究

针对季节性冰冻地区路基土回弹模量的变化,通过室内试槽土基回弹模量试验,对相同状态下的土体分别进行了室内试槽土基刚性承载板和无侧限圆柱形试件回弹模量试验,建立了无侧限圆柱形试件与试槽土基承载板试验回弹模量之间的关系.为下一步进行大量的季节性冰冻地区冻融循环作用下,无侧限圆柱形试件抗压回弹模量换算为试槽土基承载板试验回弹模量提供依据.     

水泥土半刚性板层加固软土路基试验

针对新疆广泛存在的盐渍化软弱土,采用水泥土形成一定厚度的半刚性板体结构加固软土路基,从而降低路堤高度,减少建设成本.借助室内试验和现场试验路段试验,测试了水泥土半刚性板的沉降、变形等室内外工程特性.结果表明:掺入水泥能明显提高低液限粉土的强度及回弹模量;半刚性板层增强了软土路基的整体刚度,减小了浅层软土路基的整体沉降及不均匀沉降;水泥土半刚性板充分调动了下卧软土层的承载力,能够满足公路荷载使用要求,较好地解决了软土地区的路基加固问题.     

振杆密实法加固粉土地基效果试验

为了评价振杆密实法加固粉土地基的效果，对宿（迁）新（沂）高速公路粉土地基采用十字形振杆密实技术进行处理，通过加固前后室内试验和原位测试分析了侧向土压力系数和超固结比等参数的变化；研究了路堤填筑期工作性状，分别基于CPTu原位测试和室内试验得到的压缩模量计算加固后上覆荷载下沉降，并与采用双曲线法基于现场实测资料的预测沉降和瑞典振动翼加固沉降进行对比，以证明基于CPTu测试的沉降计算方法的可靠性；比较加固前后相同上覆荷载下地基计算沉降量以分析地基加固前后路堤荷载作用下控制变形能力的差异；比较了加固前后场地土类别的变化。结果表明：试验场地土层加固后静止侧压力系数提高了40%，超固结比提高到1.8~2.3，出现超固结效应；十字形振杆控制粉土地基沉降效果优于瑞典振动翼，基于CPTu测试确定土压缩模量的方法能较好地预测地基沉降，在相同高度填土荷载下，加固后地基沉降比加固前减少约25%；加固后场地指数提高，特征周期减小，场地土类由软弱土提高为中软土，场地类别由Ⅳ类提高为Ⅲ类，在不影响建筑物基础抗震要求的情况下，可大幅降低建设投资。     

CFG桩复合地基沉降数值模拟分析

利用大型通用有限元软件包ANSYS,建立了桩土相互作用的二维有限元和接触单元的非线性数值模型,得到了桩土沉降与荷载之间的关系,并与现场静载试验数据进行了分析比较,获得了褥垫层厚度及其压缩模量、桩和土体模量对桩土沉降的影响规律.该方法也为CFG桩复合地基设计提供了依据.     

基于径向基函数神经网络的路基土动态回弹模量

通过室内重复加载三轴试验测试某路基土在3个含水量(最佳含水量-3%、最佳含水量和最佳含水量+3%)和3个压实度(91%、96%和100%)下的动态回弹模量值,构建了基于径向基函数神经网络的路基土动态回弹模量预估模型,得到了模型的参数取值。模型参数重要性对比结果表明,影响路基土动态模量的因素的重要性顺序为:含水量压实度围压偏应力。     

MEPDG路基土动态回弹模量预估模型参数标定——以山西省河运高速公路为例

为了得到某地区回弹模量的预估方程,采用英国GDS室内重复加载三轴试验系统研究了山西省河运高速公路黄土路基土在3种含水率(OMC-3％,OMC和OMC+3％)和3种压实度(91％,96％和100％)水平下的动态回弹模量值.试验方法采用AASHTO路基土与粒料回弹模量试验方法(T307-99)制定的三轴重复加载试验方法.利用测试得到的135个回弹模量值和对应的应力水平对力学经验法路面设计指南(MEPDG)推荐的路基土回弹模量预估模型进行了非线性回归参数标定,得到了研究地区的动态回弹模量预估表达式.     

基于最小二乘支持向量机的公路软基沉降预测

通过影响因素分析,确定了软土层厚度、软土层压缩模量、地表硬层厚度、地表压缩模量、路堤高度、路堤顶宽、路基填筑时间和填筑竣工时沉降量等参数对公路软基沉降有影响.对公路软基的观测数据进行分析和取样,输入样本为各参数,输出样本为路堤中线下地表沉降值,利用最小二乘支持向量机的非线性映射和泛化能力,通过训练,建立了公路软基沉降预测模型.研究表明,所建立的模型对公路软基沉降进行预测具有较高的精度,同时具有很好的泛化性能.     

考虑土体非线性固结沉降的复合地基桩侧负摩阻力研究

基于Davis一维非线性固结理论,求得桩周土体固结沉降随时间和深度变化的计算公式;结合桩-土双曲线荷载传递模型,建立复合地基中桩体平衡方程的矩阵表达式,通过将矩阵方程组联立迭代求解,得到复合地基中桩侧摩阻力、桩身轴力及中性点位置.通过针对某工程实例的对比分析,验证了本文中所建理论计算方法的可靠性;继而探讨了地基土固结度、桩周土体初始体积压缩系数、桩端土体压缩模量及桩-土应力比对桩侧负摩阻力和中性点位置的影响.研究结果表明:所建立的考虑土体非线性固结沉降的桩侧负摩阻力计算模型可以有效、准确地反映复合地基中基桩负摩阻力和中性点位置随地基土固结时间的变化规律;桩周土体初始体积压缩系数对桩侧摩阻力影响显著,桩端土体压缩模量对中性点位置影响显著;桩身下拽力、中性点深度随着桩-土应力比的增大而减小.     

基于正交试验的高速公路软土路基沉降影响因素敏感性研究

基于正交试验设计方法对高速公路软土路基沉降的离散元模拟数据进行极差分析,结果表明,各影响因素对高速公路软土路基沉降的敏感性大小依次为:软土厚度路基坡度地基承载力;并据此提出了高速公路软土路基沉降的控制措施。基于最小二乘法原理,建立了高速公路软土路基沉降的回归预测公式,定量描述了高速公路软土路基沉降与影响因素之间的关系。     

冲击碾压法在黄河冲积平原低液限黏土地基的试验研究

针对黄河冲积平原区某高速公路的低液限黏土地基,在冲击碾压处理前后进行静力触探、探井取样后的室内土工试验及沉降观测,探讨低液限黏土地基的干密度、孔隙比、压缩模量、锥尖阻力和侧壁摩阻力等沿深度的变化规律。研究表明：冲击碾压法对于0.6m内土层强度的提高比较明显,冲击碾压法的有效压实深度为0.6m,有效影响深度为1.8m,最佳碾压遍数为20遍。