长期循环荷载下饱和软黏土安定性模型

鉴于传统显式、隐式模型计算饱和软黏土长期循环荷载下轴向塑性累积应变的不足,在建立饱和软黏土总应力弹塑性模型基础上,考虑软黏土在长期小动应力比循环荷载作用下具有安定性特点,结合过应力模型及安定性理论提出计算饱和软黏土长期循环荷载下轴向塑性累积应变安定性本构模型。安定性模型能合理描述饱和软黏土循环荷载下的变形特性,模型只考虑最大塑性变形包络线故可采用任意积分步长,适用于大数目循环加载的累积变形计算及长期交通荷载下地基的沉降计算。     

考虑软土软化特性的软基加筋道路动力响应

为了研究交通荷载作用下考虑软土软化效应的低路堤软基加筋道路的动力响应问题,以室内动三轴试验为基础,研究了循环荷载作用下初始偏应力以及荷载作用次数对软土刚度软化的影响,通过回归分析得到了软土在循环荷载作用下刚度软化的经验公式;然后编制了用户子程序将经验公式导入有限元分析软件ABAQUS中,采用ABAQUS对软基加筋与不加筋道路在交通荷载作用下的动力特性进行对比分析.结果表明,软土的软化特性对软基加筋道路的动力响应有重要影响.同时,加筋可以提高道路的整体强度,使土体应力均化,约束土体的水平变形,减少道路的整体沉降,并降低道路的不均匀沉降.     

水泥混凝土路面低路堤变结构刚度有限元模拟

针对低路堤在交通荷载作用下,传到土基的应力较大,引发路面不均匀沉降增大和低路堤土基固结沉降增加的问题,分析交通荷载传递到路堤顶部的应力情况;再以变刚度调平思想为指导,根据等体积原则,利用碎石改变路堤结构,运用ABAQUS计算程序,模拟计算不同结构刚度下的土基应力应变特性,找出最优方案,为软土低路堤的优化设计提供了一种有效可行的实用技术手段.     

交通荷载引起的软土地基累积沉降计算方法研究

软土地基在交通荷载下的沉降计算和稳定性保证,是修建低路堤公路的重要环节,而科学的计算方法是其前提和基础.文章以新河（青潍界）至辛庄子高速公路寿光段为例,通过利用循环荷载作用下软粘土不排水累计变形模型-Chai-Miura模型,结合利用Flac3D有限差分程序计算地基中的动、静应力,对软土地基的累计沉降进行了计算.结果表明:对修建在软土地基上的低路堤,反复的交通荷载引起的累计沉降很大,同时变形随深度衰减很快,当深度大于8m后,变形与地表的相比小得多;路基沉降速率与运行时间关系较大,且随时间非线性增长,其中累积沉降及总沉降在通车初期累计沉降发展较快,且累积沉降远大于固结沉降,占总沉降的90％多.     

飞机荷载作用下超载预压软土地基的长期沉降

为了研究超载预压地基在飞机荷载作用下的长期沉降,通过对温州淤泥质黏土进行室内循环三轴试验,建立饱和软黏土的累积塑性应变模型和累积孔压模型.利用层状弹性理论计算地基中的动偏应力,结合已建立的经验模型得到在交通荷载作用下软土地基的累积塑性应变和孔压消散应变.采用分层总和法计算飞机荷载作用下温州机场跑道超载预压地基的长期累积沉降,将计算沉降值与实测沉降值进行对比,验证了饱和超固结土不排水累积塑性应变模型和累积孔压模型的合理性.     

高速铁路CFG桩筏复合地基现场测试研究

基于沉降控制设计理念,沪宁城际铁路路基试验段采用CFG桩筏复合地基。为探索其沉降控制机理和承载特性,对路基沉降变形、桩土应力分布、超孔隙水压力消散等进行了长期观测,获取了一些客观的数据。分析了路堤荷载作用下复合地基沉降、土体侧向变形、桩土应力沿路基横向分布以及孔隙水压力随时间变化规律,探讨了桩土应力比与荷载分担比变化规律。为CFG 桩筏结构在高速铁路软基处理中应用进一步理论研究与设计优化提供试验依据。     

长期反复荷载作用下软黏土地基的变形特性

软黏土地基在长期反复荷载作用下容易产生变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;利用ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测值吻合较好。     

循环动载作用下层状介质长期沉降计算方法

针对循环动载作用下交通基础设施长期沉降,研究解决在移动条形荷载作用下层状介质动应力和循环加卸载条件下层状介质残余应力、永久应变与残余沉降计算2个基本问题.采用Fourier积分变换与递推矩阵方法,依据平面问题动力微分方程、边界条件与层间连续条件,推导得到移动条形荷载作用下的层状介质动应力解析解.考虑应力水平和应力路径的影响,提出新的永久应变经验公式,通过卸载条件下附加永久应变的弹性边值问题求解,获得循环动载作用下层状介质残余应力与长期沉降的表达式.针对3种不同路基半刚性基层沥青路面环道试验,研究路表残余长期沉降变化规律;通过实测值和预测值对比分析验证了本文方法的合理性和可靠性.     

EPS在桥台台背软土路基处理中的应用研究

结合某大桥北引桥桥台台背软基路段EPS路堤的实际应用,介绍了EPS路堤的设计及填筑方案,并对EPS路堤的施工期和工后实施沉降监测.通过分析沉降监测的相关数据,论证了EPS材料可以通过减轻路堤自重、降低软基的附加应力、减小路基的沉降等方式,来有效地防止桥头跳车现象的发生,并且EPS路堤能够减小路堤对桥台台背的侧压力,改善桥台的受力状态,提高路堤与桥台整体的稳定性.     

疏港公路抛石路堤软土地基沉降分析研究

为更好的对疏港公路沿线沉降进行管理和控制,满足工程施工需要,有必要对沉降计算方法进行研究.在分层总和法公式的基础上,将抛石路堤等效为梯形荷载,引入附加应力计算模式,通过积分变换,可得到软土最终沉降量计算公式,从而推导出沉降量的解析解.通过算例,比较规范法和解析法所得沉降值的差异,可用图表直观表现疏港公路路堤截面的沉降变化曲线.得到各个路堤断面的沉降量后,可计算出工程整体沉降方量,为抛石工程量的计算提供理论基础.     

桩承式路堤土拱效应颗粒流分析

土拱效应是桩承式路堤中荷载传递机制中的关键因素。参照前人室内模型试验,采用颗粒流软件PFC2D建立离散元（DEM ）数值模型,对桩承式路堤中的接触力分布、主应力偏转、竖向位移和侧向位移等进行深入分析。模拟中,路堤填料和桩间土采用Disk单元模拟,桩和模型箱采用Wall单元模拟,路堤DEM 模型采用分层压实法生成;路堤填料细观参数通过建立数值双轴试验进行标定,桩间土细观参数通过建立数值压缩试验进行标定。模拟结果表明：桩承式路堤中土拱由多个不同圆心的半球形拱共同组成,拱的高度约为5（ s－ a）／6;在该高度内路堤中的主应力发生明显偏转,竖向位移量和侧向位移量较大。     

考虑预固结时堆载预压卸载的沉降标准

为了分析预固结和次固结对堆载预压期的影响,依据Bjerrum等时间线蠕变图和Yin-Graham一维弹黏塑性模型(EVP模型),根据运行期限和允许沉降量等技术参数获得等、超和欠载预压卸载时的临界孔隙比,由此可计算决定等、超和欠载预压卸载时机的临界沉降量,并根据欠载预压的临界孔隙比公式计算出最小预压荷载,克服传统堆载预压依据主固结理论无法反映堆载预压和天然软土预固结效应降低次固结变形的缺陷.在考虑天然软土存在预固结效应情况下,证明新假说A与假说B存在近似等价的充分条件.算例表明,在计算堆载预压卸载时的临界沉降量和地基总沉降量时不能忽略天然软土预固结效应的影响.     

软土地基一维非单调压缩固结性状分析

针对储油罐等结构物在使用期内常对下部地基产生往复性变化荷载等实际情况,考虑土体在加载和卸载时压缩系数不同的特性,研究了软土地基一维非单调压缩固结问题.基于现有的成层地基一維线性固结解析理论,采用半解析法求解,得到了相应的半解析解并编制了计算程序.通过系列计算和分析对比,全面地研究了当考虑和不考虑非单调压缩因素时,软土地基固结性状的区别以及不同参数对非单调压缩固结性状的影响.结果表明,压缩系数比、荷载比和卸载速率等对地基的固结均有显著影响;在考虑了非单调压缩的影响因素后,软土地基中超静孔压的消散将滞后于沉降的发展.     

Comparison between responses of reinforced and unreinforced embankments due to road widening

The objective of this work is to compare the responses of geosynthetically-reinforced embankment and unreinforced embankment due to road widening by using the centrifuge model tests and a two-dimensional (2D) finite element (FE) model. The measured and calculated responses of the embankment and foundation exposed to road widening include the settlement, horizontal displacement, pore water pressure, and shear stresses. It is found that the road widening changed the transverse slope of the original pavement surface resulting from the nonuniform settlements. The maximum horizontal movement is found to be located at the shoulder of the original embankment. Although the difference is small, it is clearly seen that the geosynthetic reinforcement reduces the nonuniform settlements and horizontal movements due to road widening. Thus the reinforcement reduces the potential of pavement cracking and increases the stability of the embankment on soft ground in road widening.     

桩承式路堤中加筋褥垫层的工作性状

建立桩承式加筋路堤三维有限元模型,对比分析多层土工格栅与单层土工格栅情况下软土表面沉降、软土表面竖向应力与加筋体应变的分布规律.研究发现：软土表面的沉降仅与土工格栅的总强度有关,而土工格栅的层数对软土表面的沉降影响不大;对比单层与三层加筋体模型结果可知,三层加筋体能更明显地减小作用在软土中心的竖向应力,从而使得两桩之间的竖向应力分布更加均匀.在土工格栅总强度相同的情况下,多层加筋体底层土工格栅的最大应变是单层加筋体的1.38~1.50倍.     

块石压填法处置软土路基的敏感性参数分析

为了更好地评价天然软土路基加固处理效果,采用基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型,表征天然软土地基的力学特性,利用大型有限元软件ABAQUS建立模型,模拟路堤分层填筑过程,获取采用块石压填法处置后的软土路基承载力和变形特征。分析了不同块石换填层厚度、变形模量、不同堆载荷载及填筑时长对软土路基的承载力以及工后沉降变形的影响特征。结果表明:基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型能够有效地模拟软土路基的变形特征,能用于复杂路基的工后沉降分析;块石压填层的厚度以及变形模量均对地基承载力有显著影响,块石压填层的厚度、填筑时长以及堆载均对工后沉降有显著影响,而块石压填层变形模量并不对工后沉降产生明显影响。     

深厚淤泥爆炸挤淤填石围堤沉降分析

针对一深厚淤泥爆炸挤淤填石围堤工程,采用钻探和物探方法检验置换效果,然后现场监测围堤填筑完毕后的沉降,采用Verhulst模型预测围堤的最终沉降,最后建立了该类围堤沉降的计算方法,并对实例工程进行计算分析。研究表明,该类围堤底部存在一定深度的泥石混合层和纯淤泥层,导致较长的固结稳定时间和较大的沉降值;围堤填筑完毕后约经历5个月沉降才趋于稳定,最终沉降预测值位于1 366~1 556 mm之间;围堤的沉降主要由泥石混合层、淤泥层和下部粉质粘土层的压缩产生,围堤总沉降的计算值与实测结果的推算值较为接近。     

高速铁路路基工后沉降预估与控制

研究了高速铁路路基工后沉降和复合地基,对一工程实例进行了工后沉降预测分析.研究结果表明,CFG桩复合地基能有效控制路基工后沉降;桩间距是影响控制效果的主要因素,桩间距小,则工后沉降量小,反之亦然;对CFG桩复合地基,采用设计、施工和监测等综合措施,可有效控制高速铁路路基工后沉降.     

交通荷载作用下道路与软土地基弹塑性变形分析

建立了循环荷载作用下软黏土地基中孔压发展的经验模型，通过回归分析得到了模型计算参数.采用动态弹塑性有限元法分析了交通荷载作用下道路与软土地基共同作用的变形特性，考虑了孔压对软土地基变形特性的影响.提出了交通荷载在软土地基中的“临界影响深度”的概念，通过计算实例分析表明,在给定工况下交通荷载在软土地基中的临界影响深度约为10 m，有效影响深度约为18 m，为道路工后沉降计算提供了参考.     

端帽式碎石注浆桩在路堤荷载下工作性状

为有效控制路基的工后沉降,提出了路堤荷载下端帽式碎石注浆桩技术。针对路堤荷载下复合地基的工作性状,对端帽式碎石注浆桩进行了分析,研究表明:上端帽提高了桩体荷载分担比,减小了桩顶刺入变形;通过桩体穿越软土层将更多路堤载荷传至深层,减小软土层后期沉降;提高注浆压力以扩大注浆加固区半径,加强浅层注浆,减小桩间土沉降。桩下端注浆扩大体,对所在持力层进行挤密加固;扩大桩底面积,减少桩体向下的刺入变形,降低复合地基工后沉降。对不同桩距、浆液扩散区进行比较,提出了合理的布桩建议。与普通碎石注浆桩相比,端帽式碎石注浆桩在提高承载力和减少复合地基沉降,特别在控制路基的工后沉降方面效果显著。