生态浅碟形排水沟影响因素分析及其工程应用

以湖南省张家界至桑植高速公路(以下简称张桑高速)某标段新型生态浅碟形暗埋边沟设计为背景,基于定量的水文计算方法,研究了进水口间距、沟槽底纵坡、路堑边坡高度、暗埋管子沟尺寸等因素对边沟排水能力的影响,研究结果表明:综合考虑边沟排水能力和现场施工条件,进水口间距宜设置为15-22 m,沟槽底纵坡坡度宜大于1%,路堑边坡高度宜小于16 m,暗埋管子沟直径宜大于0.4 m。研究结果被应用于该高速公路现场排水边沟施工,研究方法可为其他类似地区高速公路建设提供借鉴作用。     

基于室内模型试验的红砂土边坡雨水冲刷影响因素 敏感性研究

为掌握红砂土路基边坡在降雨条件下的冲刷破坏规律,对该类路基工程边坡防冲刷提出合理化建议,针对湖南省某高速公路红砂土边坡特点,设计开发了模拟雨水冲刷边坡的室内模型试验系统,该系统包括人工降雨装置、供排水系统、测量系统和路基模型,利用该系统有效观测了红砂土边坡在雨水作用下发生崩塌的全过程,测定了不同坡长、降雨强度等条件下的边坡冲刷量,获取了边坡浸润深度随降雨时间的变化规律。依据灰色关联理论,对冲刷量影响因素的敏感性进行了分析。研究表明:影响边坡冲刷量的因素大小依次是降雨强度、降雨总量和边坡坡长。同时提出了相应的红砂土边坡防冲刷建议,在采取红砂土边坡抗冲刷措施时,应重点考虑当地降雨特点的影响。研究结果对红砂土边坡抗冲刷设计具有一定的理论指导作用。     

隧道施工期超前预报地质雷达异常干扰识别及处理

受隧道施工复杂环境的影响,地质雷达在超前地质预报中经常遇到各种干扰信号,会对不良地质体探测和预报的准确性造成影响。采用现场实测的方法对隧道地质雷达探测过程中掌子面附近台车等金属物体、探测表面凹凸不平、电缆与输电线路、测线表面金属或非金属干扰物、探测区积水积泥以及底板测线附近金属物体等常见干扰因素进行分析,研究其在雷达处理图像上的表现特征与识别方法,并从相对介电常数取值、直达波拾取、天线移动、测线里程标记、增益调节和数据处理等方面讨论减少或消除干扰因素的措施。研究成果有利于提高地质雷达在隧道超前预报中的准确性,并对类似工程具有一定的参考和借鉴意义。     

基于路基动态回弹模量的水泥混凝土路面动力响应分析

路基回弹模量是路面结构设计的重要参数,为切实体现路基土回弹模量的应力相关性,克服简化的线弹性当量回弹模量带来的偏差。研究采用综合考虑体应力和八面体剪应力影响的动态回弹模量模型。基于广义胡克定律,从理论上严格推导了该动态回弹模量模型在三维应力状态下的精确一致切线刚度矩阵。通过编写用户自定义材料子程序(UMAT)将动态回弹模量模型移植到ABAQUS中,成功实现了应用动态回弹模量进行结构分析。通过建立应用动态回弹模量本构模型的典型水泥混凝土路基路面结构三维有限元模型,全面研究了载荷对路基路面动力响应的影响,分析了不同行车速度、不同轴重和轴型下路基路面变形特征和应力分布规律。同时确定了车轮与路面共振时的行车速度和重载交通条件下路基工作区深度,研究成果为实际的路基路面设计提供了参考。     

基于动态回弹模量的湖区黏土路基临界高度与湿度关系研究

公路路基的设计高度对路基的修建难度、整体使用性能、工程造价都有非常重要的影响。在利用路基动态回弹模量进行有限元计算分析的基础上,以路基在交通荷载作用下不至于变形过大为主要目的,根据动变形控制法,针对湖南省洞庭湖区某高速公路黏土路基高度与湿度的相互关系进行了研究。首先,通过系统的室内动三轴试验,建立了适应压实黏土的动态回弹模量预估模型,通过数据拟合获取了模型参数与含水率、压实度之间的定量关系;同时,根据设计交通等级确定了路基的容许动变形值;最后,建立了路基有限元分析模型,推导了动态回弹模量预估模型的雅克比矩阵,将动态回弹模量有效移植入了路基的本构关系中,进而获取了不同湿度下黏土路基的临界高度,并探讨了轴重、压实度的影响。结果表明:当路基湿度高于wopt+2%时,路基临界高度迅速增大,而且轴重对临界高度的影响也更加显著。为满足路基长期动变形要求,该高速公路黏土路基的高度建议值宜采用wopt+2%且超载40%条件下的路基临界高度。研究结果为湖区黏土路基高度和湿度的合理取值提供了新的思路和方法。