考虑流变特性的黄土高路堤沉降过程计算方法

基于一维蠕变试验成果,并借助Kelvin流变模型建立了能同时考虑时间-应力-应变三者互动的Kelvin-双曲线经验模型.通过分析,表明该模型能反映压实黄土随时间增加,应变逐渐增大,应变速率逐渐减小,呈衰减型发展的蠕变特性.同时考虑到实际工程中填土荷载分级施加、前后两级荷载施加的时间间隔及填土层的厚度等问题,在做了必要的...     

自重作用下黄土高路堤密实状态变化分析

通过典型黄土固结试验,计算分析了黄土高路堤不同深度处路基土压实度、空气率、饱和度等密实状态指标的变化特征。得出:压实度增量随上覆填土高度呈幂函数增长关系,上覆填土每增加10 m,路堤内部下伏黄土压实度有0.8%～1.6%左右的上升幅度,路堤边部压实度上升0.5%～0.8%左右;高路堤中黄土填料空气率随上覆填土高度呈幂函数下降,饱和度随上覆填土高度呈幂函数增长;路基上覆填土越厚,自重应力越大,路堤内部黄土填料压实度越高,在路面以下20 m处,常规高路堤在施工结束后内部压实度从93.0%上升至95.1%～96.1%。     

基于超限学习机的黄土高路堤预拱超填研究

黄土山区公路建设存在大量V形冲沟,使路基产生过大工后沉降,为解决工后超标准沉降问题,减小工后沉降处治成本,需设计路基预抛高（预留沉降量）,使公路交工验收时高程符合设计要求。现行规范对如何布设预抛高没有明确说明,因此有必要研究黄土高路堤沉降分布规律,提出其预拱超填方法,针对此类问题依托渭武高速公路工程,通过对试验路历时2年多的沉降观测,得到路基施工期、路面施工期及公路通车1年后的路基沉降数据,提出黄土高路堤沉降随时间和空间的分布规律,得到路堤沿时间及纵、横断面的沉降分布特征,为黄土高路堤填筑末期预抛高的布设形式奠定了基础;基于超限学习机算法,建立黄土高路堤工后沉降预测模型,利用实际沉降观测数据与模型预估结果进行对比,采用平均绝对百分误差对预测结果精度进行评定;最后,通过定量分析填土高度、施工速率、路面重力、路基路面验收时间及交通量修正对路堤工后沉降的影响,提出基于可靠度的黄土高路堤预抛高预测模型及公式,据此给出基于超填平衡的试验路纵、横断面预抛高设置方法,并通过工程实例,验证预抛高模型及公式的准确性。研究结果表明：该沉降预测模型精度良好;研究结果可为黄土地区高填方路基填筑末期预抛高的详细布设提供参考。     

纤维加筋黄土抗剪特性研究

为了研究纤维加筋黄土的抗剪强度特性,按不同纤维掺量、不同压实度和不同含水率的多种组合工况制作纤维加筋黄土及素黄土试样,进行直剪试验.经对试验数据的整理和分析,得到以下主要结论:①纤维掺量较高时,可以使黄土从应变软化型转变为应变硬化型;②当纤维掺入量大于0.3％时,纤维的掺入可以明显提高黄土的黏聚力,并且随纤维掺量的增加其黏聚力随之增大;③素黄土和纤维黄土的黏聚力和内摩擦角都随压实度的提高而显著增长,并随含水率的增大而明显下降.     

压实石灰黄土压缩特性试验研究

通过击实试验,获得了不同石灰掺量石灰黄土的最大干密度和最佳含水量.通过对不同压实度、石灰掺量和龄期的压实石灰黄土进行压缩试验,得到了各参数对压缩变形的影响规律及施工中选择依据.绘制出不同压实度石灰黄土的归一化压缩曲线,从而可方便地计算不同压实度石灰黄土路基的沉降.发现侧限割线模量和压力成正比,表明侧限压缩割线模量分析法适用于压实石灰黄土.给出了计算压实石灰黄土路基沉降的3种方法.     

粗粒土蠕变影响因素正交试验研究

粗粒土在公路铁路路基工程中应用广泛,其蠕变特性是影响高填方路堤长期沉降的重要因素。通过大型单轴固结仪,设计蠕变影响因素正交试验,采用直观法探讨含水率、颗粒组成和压实系数等因素对砂质板岩粗粒土蠕变的影响规律。结果表明,蠕变各因素的主次顺序为:压实系数(主)、颗粒组成、含水率(次),蠕变最优方案为:压实系数97%、细颗粒含量30%、含水率8.26%。     

压实石灰黄土压缩特性试验研究

通过击实试验，获得了不同石灰掺量石灰黄土的最大干密度和最佳含水量。通过对不同压实度、石灰掺量和龄期的压实石灰黄土进行压缩试验，得到了各参数对压缩变形的影响规律及施工中选择依据。绘制出不同压实度石灰黄土的归一化压缩曲线，从而可方便地计算不同压实度石灰黄土路基的沉降。发现侧限割线模量和压力成正比，表明侧限压缩割线模量分析法适用于压实石灰黄土。给出了计算压实石灰黄土路基沉降的3种方法。     

黄土高路堤沉降过程及变形规律的原位试验研究

借助大型原位试验,研究了黄土高路堤自身沉降过程受地形条件、填土高度、施工速率的影响及层间填土相对位移的变化特征,进而获得了黄土高路堤施工过程不同阶段的沉降过程及其发展变化规律。研究表明:路堤沉降分布不仅受填土荷载大小及地形条件影响,而且受填土速率影响也较大;路堤施工期沉降随填土增加呈近似线性变化,工后沉降随时间呈负对数曲线关系,并受到填土(加荷)速率的直接影响;路堤填土自身沉降以施工期沉降所占比重较大,最大值发生在路堤1/3～1/2高度范围内。     

黄土蠕变室内试验分析

通过粘弹性力学中的材料蠕变性质和曲线模拟沉降等方式分析陕西试验路段黄土在单向不同的荷载作用下的沉降规律,得到黄土在不同荷载作用下的非线性粘弹性蠕变特性,并分析新老路基在不同荷载作用下的不协调变形.同时,通过曲线拟合还可以预测新老路基最终沉降值,因此可以预测新老路基的工后不协调变形并提出西部黄土路基沉降的本构方程,通过本构方程可以得到黄土沉降与荷载之间规律.     

冀鲁地区黄土公路路基处理技术对比分析

为研究湿陷性黄土合理的压实工艺,在莘南(莘县—南乐)高速公路聊城莘县段铺设试验路段,设计振动碾压、冲击碾压及强夯3种处理方案,通过对比分析经3种方案处理后黄土的沉降量、湿陷性,得到不同处理方式后路基沉降量和湿陷系数的变化,分析不同处理方案的有效处理深度和适用性。     

黄土蠕变室内试验分析

通过粘弹性力学中的材料蠕变性质和曲线模拟沉降等方式分析陕西试验路段黄土在单向不同的荷载作用下的沉降规律,得到黄土在不同荷载作用下的非线性粘弹性蠕变特性,并分析新老路基在不同荷载作用下的不协调变形.同时,通过曲线拟合还可以预测新老路基最终沉降值,因此可以预测新老路基的工后不协调变形并提出西部黄土路基沉降的本构方程,通过本构方程可以得到黄土沉降与荷载之间规律.     

含水率对砂质板岩粗粒土蠕变特性影响试验研究

粗粒土在公路、铁路路基工程中应用广泛,其蠕变特性是影响高填方路堤长期沉降的重要因素。通过单轴压缩蠕变试验研究含水率对粗粒土蠕变的影响规律,分析砂质板岩粗粒土在不同含水状态下的蠕变特性,并基于与实验结果相符的H-K蠕变模型探讨含水率、应力与蠕变参数之间的关系。结果表明,含水率是影响粗粒土蠕变特性的重要因素,提出使用干燥或饱和含水态的粗粒土填料以控制路堤长期沉降。     

高速公路湿陷性黄土路基的压实技术

针对黄土路基的工后沉降和黄土边坡的长时间稳定等问题,结合工程实际,采用室内试验的方法分析了湿陷性黄土空隙比与沉降量随压力的变化,提出采用冲击压实技术对路基进行压实。研究结果表明：采用冲击压实技术能减小路基的土体空隙比,使路基达到稳定,对促进湿陷性黄土的沉降效果是明显的。     

酸性环境下Q2黄土一维固结蠕变特性

为探究酸污染对Q_2黄土的固结蠕变力学特性的影响,利用高压固结仪对污染试样进行不同竖向应力水平下的一维固结蠕变试验,分析一维固结状态下0.5mol/L、1.0mol/L、2.0mol/L的盐酸浓度变化对黄土应力-蠕变变形量的影响规律。以受酸污染的黄土试样固结蠕变数据为依据,验证了Burgers蠕变模型在描述酸污染黄土应变时间关系上的适用性。研究结果表明:随着酸液浓度的增加,酸蚀黄土的蠕变变形量也逐渐增大,且在高应力作用下,增加量越大;Burgers模型可以较好地描述酸蚀黄土一维固结状态下的衰减蠕变特性,模型简单,适用性强;经酸液侵蚀的黄土,在同一酸液浓度下,高应力作用对Maxwell体弹性模量E_m、黏滞系数η_m和Kelvin体弹性模量Ek有提高作用,随着酸液浓度的增大此三参数数值呈现减小趋势;酸污染对黄土流变特性产生劣化效应,黄土流变性能增强。研究结果可为酸污染土地区环境岩土工程流变问题提供参考。     

低温冻土地区的软土路基蠕变沉降数值分析

为了研究低温冻土地区软土路基蠕变变形规律,考虑低温和含水率对软土路基蠕变特性的影响,结合KBurgers-MC模型,建立了软土路基的蠕变损伤本构模型。利用C++语言编写了蠕变损伤模型动态链接库文件,通过FLAC~(3D)软件对东港高速公路软土路基蠕变进行数值计算,计算结果表明:桩长对软土路基蠕变沉降有着重要的影响,增加桩长后软土路基蠕变沉降量、蠕变速率和塑性区明显减小;低温环境下含水状态的路基蠕变沉降值小于干燥状态,然而当含水率超过一定界限时路基会发生冻胀现象,导致蠕变沉降量增大;路基的蠕变速率随着温度的升高逐渐增大。将现场监测与数值计算结果进行比较,验证了数值计算的准确性,研究结果对于北方沿海软土路基蠕变沉降的防治具有指导意义。     

不同应力水平下黄土的蠕变试验研究

通过对不同应力水平下黄土蠕变试验数据的分析,采用kelvin模型来模拟土的剩余应变随荷载作用时间的变化规律,得出了不同应力水平下kelvin模型的各参数;通过对参数的分析,认为黄土属非线性粘弹性体。     

砂性土填料压缩特性试验研究

压缩模量是评价土体压缩特性和计算沉降量的重要指标,该指标与土体含水率、压实度等有密切关系。为此,以厦蓉高速漳州段高填方路堤工程为背景,通过室内快速压缩试验,对不同含水率、不同压实度下砂性土填料的压缩特性进行研究。结果表明:砂性土填料的压缩模量随压实度的增大而显著增大,随含水率的增大呈先减小后增大的趋势。究其原因,在高含水率条件下,受孔隙水压的影响,采用快速压缩试验测得的压缩模量偏大,对于高含水率的路堤填料,采用标准压缩试验,才能准确测定其压缩模量。     

湿度变化对黄土路堤边坡稳定性影响分析

通过三轴压缩试验,分析不同含水率状态下压实黄土填料的强度变化特征,并计算评价了不同湿度、路堤高度、加筋条件下黄土边坡稳定性。结果表明:压实黄土填料强度随着含水率增加而下降,其中黏聚力与含水率呈负指数递减关系,内摩擦角与含水率呈线性递减关系,含水率对压实黄土的黏聚力影响更明显;随着路堤填料湿度上升,边坡稳定系数显著降低,当含水率从施工状态wopt上升5%时,路堤高度10~40 m的边坡稳定性系数下降24.3%~37.9%;加筋层中使用的土工格栅抗拉强度越高,土工格栅层间距越小,路堤边坡稳定补强效果越明显。     

Logistic-双曲线组合模型用于黄土高填方路堤沉降预测的研究

Logistic曲线模型与双曲线模型是工程中常用于沉降预测的两种模型。两种独立模型对黄土高填方早期沉降预测的效果较好,但是对于后期沉降、最终沉降量的预测误差较大。将二者合理组合后建立Logistic-双曲线组合预测模型,充分发挥了两种模型的优势。文章结合工程沉降监测试验,对Logistic-双曲线组合预测模型用于黄土高填方的沉降预测进行了研究。结果表明:组合模型与黄土高填方沉降的实测值拟合程度更好、一致性更高,预测精度、适应性均得到进一步提高,故而可以较精准地预测填方体最终沉降量。     

高填方压实土时效变形特征与长期沉降分析

为更有效地分析和预测高填方路堤的施工与工后沉降,重点考虑了路基压实土的超固结、剪胀等力学特性以及率敏性、蠕变等时间相依变形特征,结合室内土工试验分析了其力学特性的影响因素。以Hashiguchi提出的下负荷屈服面为参考屈服面,按相对过应力理论,建立了能反映超固结土剪胀、应变软化、应力历史以及时间相依变形特征的弹黏塑性本构模型;结合三轴剪切试验的结果确定模型参数,并通过固结蠕变和等应变速率三轴压缩两类典型的率敏性试验对模型进行了验证。将提出的超固结土弹黏塑性本构模型的应力积分算法通过UMAT子程序嵌入ABAQUS软件,使其成功用于某高速公路坝式路堤沉降问题分析。结合高填方路堤现场沉降监测结果研究表明:高填方压实土的超固结应力历史以及时间相依的流变性质对其变形有着显著影响,提出的超固结土弹黏塑性本构模型能模拟压实土的剪胀、应变软化以及时效变形特征,能应用于三维复杂条件下高填方路堤的施工及工后沉降计算,且沉降预测结果与现场观测数据吻合良好,具有较好的理论研究和应用价值。