基于解析解和修正Newton-Raphson法的土层固结参数反分析研究

土体固结参数的准确性是影响土层沉降变形计算精度的重要因素,常规室内试验获得的土体固结参数受扰动较大,精度无法满足精确计算需求。基于土层固结解析解和修正Newton-Raphson方法,建立通过土层沉降变形监测值反分析土层固结参数的优化求解模型,实现了对土体固结参数(体积压缩系数、渗透系数)和初始固结时间的准确估计,可满足工程中准确预测土层沉降变形随时间发展变化的需求。     

砂井联合超载预压控制软土地基路基工后沉降的优化设计

以经济效益为目标函数,软土地基路基工后沉降、沉降速率双控制指标为约束条件,建立了砂井联合超载预压处理软土地基的优化设计模型。通过一实例,采用遗传算法对控制工后沉降的3个主要设计参数:砂井间距、超载量和预压时间进行了优化求解。按优化的参数结果表明,通常情况下铺轨时加固区主固结沉降已完成,地基的工后主固结沉降大小主要取决于砂井底部的受压土层,控制的主要参数为超载量和预压时间,同时表明了作者所采用方法的有效性。     

软土地基沉降预测方法探讨

通过对常用软土地基沉降计算方法的分析，并基于固结度等效的原则推导出了计算地基最终沉降的计算公式，同时给出了某一时刻地基剩余沉降与沉降速率的关系。该法避免了传统沉降预测方法中确定参数时受人为因素影响大的缺点。     

饱和软黏土循环累积孔压模型及地铁隧道路基长期沉降计算

不同围压和固结方式下,在进行上海地区第4层饱和软黏土不排水循环三轴试验及累积孔压影响因素分析基础上,引入修正动偏应力水平,建立循环累积孔压显式模型;并利用循环三轴试验结果验证模型合理性。提出交通荷载作用下软土地基长期运营沉降分析方法,并应用于上海地铁隧道路基长期沉降预测。该方法采用拟静力有限元计算循环累积塑性变形和孔压显式模型相结合的方式,所需计算参数易于确定;对其他循环荷载作用下软土地基长期沉降预测有借鉴作用。     

软土路基沉降变形反演研究

从理论分析着手,在深入研究软土本构模型的基础上,提出软土地基沉降变形预测分析的等效参数方法。编制有限元反演程序,运用进化遗传算法,实现软土模型参数的优化确定。与实测结果对比显示,二维粘弹性等效参数方法分析结果合理;理论分析方法得到的各断面计算值与实测值非常吻合,误差小于6%,说明用于反映软土地基沉降的理论分析方法是可靠的。     

超大面积深厚软土桩网复合地基沉降变形观测技术

结合厦深铁路(广东段)4标潮汕站场超大面积深厚软土桩网复合地基沉降控制施工及沉降变形观测施工实践,详细介绍了沉降变形观测技术,包括观测断面的选取及布置原则、测试内容、测试元器件的布设、沉降预测方法及预测计算、地基固结度的计算及分析,通过预测数据和实测数据的对比,证明了潮汕站场超大面积深厚软土桩网复合地基沉降控制施工方案的正确性,对指导同类型施工有借鉴作用。     

基于小波神经网络的地铁基坑地表沉降随机预测

通过南通地铁软土层基坑降水模型试验发现,降水引发的基坑地表沉降随着监测点距基坑支护桩距离的增大而减少,工程中距离支护桩越远,沉降量越小.在不同的监测点沉降量的监测值与公式计算值总体变化规律相似,但受降水因素、施工扰动和地下多变的岩土环境等影响,存在一定的随机性.利用权值参数对小波神经网络的激励和输出函数进行修正,利用梯度下降的方法对伸缩和平移参数进行优化.在此基础上,以水位降深、土层的压缩模量、厚度、固结度和监测点方位为输入参数,基坑总沉降量为输出参数建立改进后的随机小波网络基坑地表沉降预测模型.工程实例表明,改进后的随机小波网络模型能使基坑地表沉降预测值较好地拟合工程实测值,误差均小于±8％,相比传统公式的计算值更具合理性.     

高速铁路软基处理前后指标分析和参数反演

研究目的:目前沉降计算方法和参数都是建立在软土未经过处理基础上的,经过处理后这些方法和参数是否仍然适用,对于加固前后地基土性质的变化,很少有相关的研究。另外,通过土工试验得到的计算参数,受到试样扰动等影响,参数往往不准确,因此利用现场的实测数据对相关的参数进行反演,具有重要的工程意义。本文通过高速铁路软土地基的现场试验,对粉喷桩、浆喷桩的压缩模量与无侧限抗压强度的比值,排水固结法的固结系数、压缩模量进行反演,并对地基处理前后的物理力学指标变化进行分析。研究结论:(1)搅拌桩桩体模量可以取为无侧限抗压强度的40-50倍;排水固结法处理地基的淤泥质粉质黏土层,根据实测沉降推算的固结系数为室内土工试验的2.37倍;由静力触探得到的压缩模量大多比现场实测推算的小,室内土工试验大多比推算值大;(2)真空预压处理地基对压缩模量的提高最大,提高了1.99倍,搅拌桩处理对压缩模量提高最小,仅提高了34%左右;(3)软土地层经过加固处理后,软土由高压缩性土变化为中等压缩性土,经过各种方法加固处理后,软土的含水率下降,但其饱和度基本不变,仍然为饱和土,可以采用现行的软土沉降计算方法进行计算;(4)该研究成果可为地基处理相关指标和参数提供参考。     

反弯点求固结系数的数值方法

计算固结系数的方法中,反弯点法使用方便、计算简单,但需要目测寻找反弯点,因而所得结果误差比较大。本文根据太沙基一维固结理论,由固结度与时间因数推导计算半对数坐标中沉降曲线斜率的表达式,通过分析土样的沉降速率与时间得到半对数坐标中沉降曲线的反弯点并计算土样的固结系数。研究结果表明:因为反弯点位于主固结阶段,该方法可以避免初始压缩与次固结的影响,并且只需进行简单的计算,因此可避免图解法中目测确定反弯点带来的人为干扰。     

软土地基爆夯动力排水固结方法

宁启铁路DK172 000—DK172 200段软土路基固结处理现场试验结果表明,爆夯动力排水固结法(爆夯法)达到了快速固结的效果。由试验结果总结出爆夯法的作用原理,并提出处理工艺。依据爆夯法的作用原理,建立数值计算模型,并将三维动力固结问题转化为二维平面应变初边值问题。利用有限元法计算DK172 080土体表面沉降发展过程,计算结果与试验结果十分相近。试验和数值计算结果证明该方法可以有效地加快并加大软土地基的固结沉降,起到了较好的软土地基加固效果。影响爆夯作用的主要参数有上覆荷载、炸药单耗、爆炸次数、间隔时间。从作用机理、能量利用效率、有效加固深度和环境的影响等方面进行爆夯法与强夯法对比分析,认为爆夯法具有能量利用率高、有效加固深度大等特点。     

爆炸固结法和塑料排水板法处理软土地基的对比试验

爆炸固结法是软土地基处理的新方法。在宁启铁路试验段现场爆炸试验的基础上,研究软土地基经过爆炸后的变形特性。在地质情况接近情况下,对比爆炸固结法与塑料排水板加堆载预压法处理的结果表明,爆炸固结法加快了土体前期固结速率和地基沉降速率,有利于缩短施工工期,适用于工期紧的工程,但同时土体也伴随着较大侧向位移;爆炸固结法相对排水固结法,总沉降量有所增加,最终侧移总量基本一致,工后沉降和可比造价较接近,在工期允许情况下工后沉降均能满足设计要求。     

爆炸法加固软土地基的试验研究

研究目的:尝试在软土地基处理进程中取代强夯产生的动载荷的新方法。研究方法:本文通过宁启铁路线DK 172 000~DK 172 200段软土路基现场试验,对比分析爆炸法和堆载预压法处理饱和软土地基的固结效果。通过地表沉降、全断面沉降、侧向位移的现场观测结果分析,获得了爆炸后软土地基的沉降规律。研究结果:证明了爆炸法可以达到软土地基加固处理的效果,并且地表沉降速率加快,有利于缩短软基固结处理时间。研究结论:文中提出爆炸动力固结法处理软土地基的工艺过程,并对爆炸法和强夯法等动力固结处理软土地基的作用机制进行了比较分析,理论上推断爆炸法比较适宜对深层软土地基的加固处理。     

含淤泥质土地层中地铁施工 引起地表沉降及防治对策

随着大中城市地铁建设快速推进,在含淤泥质土等软弱土层的地区深入研究因地铁盾构掘进引起的地表沉降显得尤为重要。本文提出了一种能考虑多层地层分布情况的改进Peck经验公式方法,以武汉地铁2号线某区间为研究对象,分别运用提出的改进Peck经验公式方法和数值模拟软件Flac3D对该区段地表沉降情况进行了研究。计算结果表明软弱土层对于地铁施工引起的地表沉降量最为明显,数值分析结果与地表沉降实测资料吻合程度较高;提高软弱土层的抗剪强度参数有益于改善地铁施工引起的地层沉降情况。最后,本文针对研究区间的具体情况,提出了几点相应的软基处理防止地铁施工引起地表沉降的防治措施建议。     

介绍软基加固技术的一种新思路

在时速200km及以上铁路软土路基设计施工中,如何缩短软基加固后固结沉降过程和如何准确有效地控制工后沉降量,是大家关注的两个重要问题。本文介绍了上海F1赛车场软基设计施工中的一些新思路,主要在于将基底加固技术与路基构筑技术视为一个整体,使不同高度路基同时在较短的时间内基本完成固结沉降,并使工后沉降量接近同一水平。尽管客运专线及高速铁路软土路基有其自身特点,与赛车场不尽相同,但如能在设计中适当地借鉴运用这种新思路,将有助于建成高质量的高速铁路软土路基。     

长大明挖隧道回填土堆载预压研究

堆载预压是处理软弱地基的一种有效方法,可以加快软弱地基的固结沉降。为了研究在明洞回填土地段采用堆载预压加快固结沉降的可行性,以京张高铁东花园隧道为工程背景,通过有限元软件对结构覆土进行验算,得出不同衬砌类型明洞所能承受的最大覆土厚度,利用改进高木俊介法对明洞回填土堆载预压进行计算,得出不同堆载高度下回填土的固结度。研究结果表明:(1)在堆载条件下,回填土的固结度随着覆土厚度的增大而呈幂函数形式减小,且固结度受堆载高度的影响不大。(2)在相同的覆土条件下,堆载高度对保留土高度影响较小;(3)堆载预压可以加快明洞回填土的固结沉降,是一个比较可行的方案。     

泡沫轻质土在杭州东站软土路基地基处理中的应用

为解决铁路杭州东站站房空间受限软土路基工后沉降及填筑压实两个难题。针对场地施工作业面狭小、工况复杂和常规的加固方法不能满足工程需要的特点,经过综合比选,将泡沫轻质土这种新型材料应用于处理铁路深厚层软土路基。通过对软土地基的沉降监测,采用泡沫轻质土置换技术可以有效减小基底附加应力,能大幅减少路基工后沉降,同时,能解决狭小空间填筑压实困难。研究表明,泡沫轻质土置换加固是一种有效的软土路基处理方法,具有广阔的应用前景。     

强排水复合型动力固结法在铁路路基地基加固中的应用

强夯法在处理低饱和度的软弱土地基时是一种比较经济、快捷的加固地基方法,但当地下水位埋藏较浅,或地基土处于高饱和度时该法受到了限制。通过真空轻型井点降水的强排水措施,降低地下水位,使地基土体部分得到固结沉降的同时再加以强夯措施,即强排水复合型动力固结法可以突破这种限制。以邯黄铁路一工点为例,阐述该法加固地基的机理,并详细介绍其设计与施工。     

CFG桩-网复合结构软基加固技术及其实际应用

研究目的:探讨有关CFG桩加固软土地基的设计、施工等方面的问题。研究方法:通过CFG桩-网复合结构加固上海某高速铁路试验段深厚软土地基的工程实例,对该法处理软土地基的设计方法、施工工艺、质量检验方法及注意事项进行了详细的阐述,并对其加固软基机理进行了较为深入的分析和探讨,对两种不同桩长的加固效果、在路堤荷载下的沉降变形规律、土工格栅的应力应变等进行了相关试验和现场测试研究。研究结果:桩长为27 m穿透软土层的CFG桩-网复合结构,填筑施工完成8个月后能满足高速铁路(有碴轨道)对软土路基承载力和工后沉降5 cm的要求,为应用CFG桩加固技术进行深厚软基处理的设计、施工与质量检验等提供了可靠的数据和参考依据,为我国在软土地区修建客运专线积累了宝贵的经验。     

砾类土在循环荷载作用下的变形影响因素试验研究

砾类土是新疆铁路和公路常用的路基填料,为了控制和减小砾类土路基的沉降,首先需要明确各因素对该类路基在循环荷载作用下的变形影响规律。通过动三轴试验研究围压、初始静偏应力、循环荷载作用频率、循环荷载大小和固结比对砾类土累计塑性变形的影响规律,得出其累计塑性应变随着初始静偏应力、循环荷载大小的增加而增大,随着围压、荷载作用频率和固结比增加而减小。同时计算各影响因素对累计塑形应变的极差,得出影响因素对累计塑形应变影响的大小。在路基施工时,可以通过提高路基的围压,同时使路基充分固结来减小路基的营运沉降。提出一种针对砾类土应变较小时的塑性累计变形模型,并验证模型的正确性,可为新疆砾类土路基的设计和施工提供参考。