高填石路堤工后沉降分析及工程算法探讨

以工程界熟悉的分层总和法为基础，分别对路基和填石路堤进行了沉降分析与计算；再借助依托工程的沉降观测资料，提出了高填石路堤工后沉降的工程计算方法，最后给出了计算实例及工程分析。     

填石路堤沉降分析方法研究

填石路堤达到一定高度后，路堤会产生较大的沉降量，其变形问题已引起工程界的高度重视，探讨其沉降机理、沉降计算方法及分析预测方法具有重要的工程实际意义。     

神经网络在填石路堤沉降计算中的应用

通过对我国近年来所取得的填石路堤的沉降观测资料进行整理分析,提出了填石路堤沉降计算的新方法,即BP神经网络模型计算方法。采用BP神经网络较强的非线性映射能力和学习能力,提出了基于BP神经网络的填石路堤沉降预测的新方法。     

填石路堤中的非线性本构模型

填石路堤的沉降分析是随着我国交通建设的发展而提出的新的工程问题。在填石路堤的变形计算时，除了根据已有经验数据进行预测以外，多是通过对其本构模型进行研究，并在此基础上运用有限元等方法进行分析，得到其应力应变及沉降值，从而指导设计与施工。因此，本构模型的研究是填石路堤变形研究的基础。系统介绍了目前填石路堤有关的本构模型及其研究方法，重点介绍了邓肯一张模型及其在填石路堤沉降分析中的应用前景。     

考虑蠕变特性的软土路堤沉降有限元分析

高速公路软土地基的工后沉降很大部分来自软土的次固结沉降,因此采用有限元计算工后沉降有必要考虑软土的蠕变特性。利用Plaxis软件对揭普高速某断面软土地基路堤填土施工进行数值模拟,通过等效渗透系数将砂井地基简化为天然地基进行计算,考虑软土蠕变特性,采用软土蠕变(SSC)模型,结合B iot固结有限元,计算施工期沉降和工后沉降,得到与实际较相符的结果。     

山区高填方路堤沉降监测及数值分析

依托厦沙高速某段高达63.38 m的填方路堤,使用分层沉降仪监测填方路堤的工后沉降,分析其沉降规律。监测结果显示,工后240 d高路堤总沉降量处于0.151-0.191 m之间。使用有限元软件ANSYS计算高路堤的沉降量,得到工后240 d总沉降值为0.232 m,与监测值接近。数值计算结果所显示的分层沉降规律和监测结果也较为一致。并且计算了不同压实度下路堤工后沉降量,为填方路堤工后沉降计算和控制提供了有益的借鉴。     

厦沙高速高填方路堤工后沉降监测及数值分析

依托厦沙高速某段高达63.38 m的填方路堤,使用分层沉降仪监测填方路堤的工后沉降,分析其沉降规律。监测结果显示,工后240 d高路堤总沉降量处于0.151~0.191 m。使用有限元软件ANSYS计算高路堤的沉降量,得到工后240 d总沉降值为0.232 m,与监测值接近。数值计算结果所显示的分层沉降规律和监测结果也较为一致。并且计算了不同压实度下路堤工后沉降量,为填方路堤工后沉降计算和控制提供了有益的借鉴。     

填石路堤的压实质量控制

通过调查研究了高速公路填石路堤的差异沉降发生原因,提出填石路堤压实质量的控制内容、要点和压实质量现场检测方法,可以从根本上防止填石路堤的差异沉降变形,保证了填石路堤与路面的连续性,对保证高速公路填石路堤的压实质量有重要意义。     

利用有限元分析离心模型试验的可靠性

随着我国经济高速发展,机场建设作为一个非常重要组成部分,本文以广西河池机场项目为依托,项目主要研究机场高填方填石路堤自身稳定性控制技术,采用TLJ-150A大型离心机进行离心试验,运用现有离心模型试验的原理和基本理论,分析研究高填方填石路堤的自身沉降规律。本文主要是以ANSYS有限元软件为媒介对现场路堤和离心模型试验路堤模型分别进行有限元计算在重力荷载下的自身沉降,用以验证离心模型试验在填石路堤沉降研究中可行性,为以后在工程实践中的应用提供新的理论依据。     

四川盆地红层高填路堤沉降及稳定特性分析

川渝地区公路工程建设中,常形成红层高填路堤,其沉降及稳定特性决定了工程安全及质量。以乐山至西昌高速公路某处取样,室内测得红层填料物理力学参数后,考虑粒度分布、干湿循环、填方高度和边坡坡度,通过有限元数值试验探讨红层高填路堤施工过程中的沉降及稳定特性,然后利用极差分析获知各因素的作用效应主次。结果表明：路堤沉降具有累积效应,路堤坡面下方土体受偏压影响,最终体现为竖直向越靠近路堤顶面沉降量越大,水平向越靠近坡面沉降量越小;路堤填筑过程中,坡体内逐渐形成滑移曲面,边坡临界失稳高度受路堤材料和几何尺寸等因素影响;填筑完成后,各因素对路堤沉降量的影响主次为：路堤填高>边坡坡度>粒度分布>干湿循环,对滑移曲面至坡面最大距离的影响主次为：路堤填高>干湿循环>边坡坡度>粒度分布     

长期降雨对路堤填土变形和压实度影响分析

针对潮湿多雨地区典型路基填土,在京台高速公路高液限路堤填土试验研究的基础上,选取典型断面利用Geo Studio有限元软件开展数值模拟研究,考虑非饱和路堤填土的应力和渗流耦合进行固结分析,研究在长期降雨工况下路基沉降变形规律,进而分析长期降雨对变形和压实度的影响规律以及压实度与路基沉降之间的关系。研究表明:对于不同含水率填土路堤,无论是连续施工和间歇施工,竣工期的沉降量占了总沉降量的绝大部分,竣工时和沉降稳定后路堤的最大沉降量都随含水率的增大而增大。当遇长期降雨时,竣工和沉降稳定时路堤的沉降量都比无降雨时大;长期降雨情况下路堤沉降稳定时压实度增量比无降雨时大。     

桥台背路基沉降理论计算

根据台背路堤分层施工的实际情况，提出台背路基沉降计算理论和计算模型，该理论将路堤填土根据施工进度划分为数层，由于充分考虑了每层填土对地基的不同作用时间，计算模型更加符合施工进程。利用该理论，推导了梯形分布条形荷载作用下土中任意点处应力的计算公式。为验证理论计算的实用性，以广东惠州西林河大桥龙门台背路基沉降为例，将实测结果与计算结果进行了比较分析。结果表明：实测值与理论计算值具有很好的相关性；台背路基填筑时，压实度控制得越好，理论计算沉降与实际沉降就吻合得越好。     

路基不均匀沉降引起有砟轨道沉降的计算方法

针对路基不均匀沉降引起有砟轨道的沉降问题,以钢轨沉降变形的连续弹性点支承梁模型矩阵解法为基础,引入描述余弦型路基不均匀沉降的非线性边界条件及相关假定条件,提出了基于连续弹性点支承梁模型的路基不均匀沉降引起轨面沉降计算方法,并编制了C++计算程序.并通过上海市轨道交通2号线西延伸工程盾构法隧道下穿沪昆铁路线工程,结合路基实测沉降数据,采用该方法计算了路基沉降引起的轨面沉降,并与实测轨面沉降数据进行对比分析,结果表明:计算所得钢轨面的沉降槽宽度与实测结果基本相同,沉降幅值比实测值略小,但相差不超过1mm(约为轨面沉降值的4%).     

加筋泡沫轻质土路基施工过程应力变形模拟分析

加筋泡沫轻质土对于治理软土路基病害有着重要作用,因此研究泡沫轻质土在路基施工应力变形规律对我国公路工程有着重要意义。本文通过使用FLAC3D软件,对以砂土和泡沫轻质土作为填料的软土路基上在施工过程中的应力以及位移变化规律进行了模拟和研究,得到了泡沫轻质土对路基的沉降、回弹和有效应力变化的影响情况。结果表明：使用泡沫轻质土进行填筑的路基,泡沫轻质土路基比普通填土路基在施工过程中产生的最大沉降有所降低,施工沉降显著减少。而使用加筋泡沫轻质土作为路基填料,可以在普通泡沫轻质土的基础上更加有效减小路基基底竖向应力,同时有效减小路基基底应力分布不均匀的问题。经过研究发现,在加筋率达到0.75%时,泡沫轻质土路基产生的最大基底沉降量最小。针对这一现象,本文分析了加筋泡沫轻质土的加固机理,提出了计算最佳加筋率的方法,完善了软土路基加固理论。     

既有铁路开行大轴重列车路基的动力稳定性

为研究既有铁路开行大轴重列车路基的变形和强度稳定性,选取既有线典型路基土,借助动三轴仪,试验研究了重载下路基土的累积塑性应变和临界动应力,建立了路基土累积应变的预估公式;在此基础上,通过动力有限元分析得到了重载下路基的动应力,并基于分层总和法的思想计算了路基的动力附加变形.研究表明,当路基压实系数低、饱和度高时,路基动力附加变形随列车轴重增加迅速增大,且轴重超过27 t,增大速率明显加快,但当路基压实系数大于一定条件,轴重增加对路基附加变形的影响较小;重载下路基动力附加变形的影响深度主要在2.5 m内,且显著影响深度约为1.0 m;重载下路基未发生动强度破坏情况下也会产生不能接受的永久变形.可通过提高路基压实系数(或强度)显著减少重载下路基的附加变形量和变形达到稳定的时间.     

西安地铁盾构下穿高铁路基沉降及变形分析

为研究盾构下穿高铁路基时道床、路基响应规律,依托西安地铁一号线下穿郑西高铁实际工程,基于沉降理论估算了双线隧道施工引起上方路基沉降量,建立了区间隧道下穿既有高铁路基数值模型,分析了不同桩底与隧道净距下道床、路基、CFG桩竖向沉降与CFG桩受力响应规律。结果表明：CFG桩轴力、道床、路基竖向沉降变形随桩底与隧道净距逐渐增大而增大,施工至隧道正上方时达到最大,平行于掘进方向随与隧道水平距离增加,沉降逐渐减小,沿盾构施工方向沉降逐渐增大,道床与路基结构产生倾斜但垂直倾斜高度均不超过2mm；CFG群桩基础最大轴力集中两侧单桩,而隧道正上方范围内CFG所受轴力较小,在h=3.235m与5m工况下,CFG桩所受轴力值达到最小、最大,褥垫层以内的CFG桩未出现受压破坏。     

贵惠高速公路软土路基变形观测与施工控制

本文依托贵惠高速公路K4+045~K4+177段软基的工程实际,对沉降及水平位移监测数据进行了分析。分析了在整个填筑过程中,路基的沉降及水平位移变化规律,得出控制标准。从而指导软土路基填方施工,以保证工程质量、节省施工成本,并对其它类似山区公路建设具有参考价值。然后将实测结果与理论计算结果对比分析,发现理论计算结果大于实测结果。说明在整个填筑过程中,以上述控制标准进行填方施工,没有明显的剪切破坏、整体侧向滑动等现象。最后运用极限平衡法对路基的整体稳定性进行验算分析,分别计算了天然和饱水两种工况下的稳定性系数。结果也表明在整个填筑过程中,路基的整体稳定性较好。     

高速公路复工路基土工格栅的加固补强稳定性

由于存在新老路基结合的问题,复建后路面出现了不均匀沉降,并出现了裂缝.根据路基实际情况,采用有限元分析软件midas GTS建立了路基模型,对加固后路基的应力、位移和各工况下土工格栅所承受的轴向内力进行了计算.通过计算得出,在复工路基植入土工格栅进行加固补强,在限制横向位移方面有一定的效果,但对于限制竖向沉降作用不大.当结合部位台阶高度为1.5 m时,路基边坡的横向位移及所受的剪应力均相对较小;在新旧路基填土上部增加3层格栅时,格栅所受的内力趋于稳定.     

拓宽路基不同沉降形态下沥青路面结构仿真

通过有限元仿真（ANSYS）,首先分析了不同高度路堤顶部沉降形态（选取填土高度分别为1.6和5.0m这2种实际工程）,然后计算出基于路基沉降形态的沥青路面受力情况,并与常用简化沉降形态下的情况进行对比.结果表明：a.实际沉降形态下低路堤顶部呈现＂勺＂形沉降,其路面结构除了在拼接处顶面（＂勺＂形曲线凸部）承受附加拉应力外,其新建路面部分的基层底部（＂勺＂形曲线凹部）存在较大反弯拉应力,底基层可能先于面层开裂;b.高路堤主要受面层顶面拼接处拉应力控制,其反弯拉应力不明显.简化沉降形态不能准确反映路面结构的破坏层和破坏点.     

建筑垃圾复合地基的试验与数值仿真分析

为研究建筑垃圾复合地基的承载性能,自制大型固结仪对某工程中利用建筑垃圾进行路基处理的土样、单桩及复合地基进行室内压缩试验,并通过工程现场静载试验对其承载力进行检测,利用有限元软件对不同桩径、桩长、弹性模量的建筑垃圾复合地基进行数值模拟.结果表明:建筑垃圾复合地基能显著提高软弱土路基的压缩模量,提高其承载力;增大建筑垃圾散体材料桩桩径可以显著提高路基承载力,减小路基沉降;改变桩长及桩身模量对提高软弱土路基承载力和降低路基沉降的效果并不明显.因此,建筑垃圾复合地基可以应用于软土路基处理中.