考虑土拱效应的锚杆加固桩间土机理研究

研究目的:桩板墙是一种常见的铁路边坡防护工程,桩间板在施工前需要先开挖桩前土。因此为保障桩间土的稳定性,桩间常常逆作法施工锚杆,但由于该支护方法的机理尚不明确,尤其是当悬臂高度较大时桩间土极易发生垮塌,给后期施工带来安全隐患,并增加桩板墙背侧土方回填的费用。因此,论文重点围绕桩间土拱效应与锚杆加固的机理进行研究,以期为类似工程的设计及施工提供帮助。研究结论:(1)通过在桩间施工一定数量的锚杆,可有效降低桩间土发生局部垮塌的风险,使得锚杆能够紧密地连接桩间欠稳定土体、土拱压密土体及后方的稳定土体,土拱拱圈附近的密实土体发挥了锚杆锚固段的作用;(2)数值分析结果表明,受桩间土拱效应分布的几何形态的影响,锚杆布置宜在相邻两根悬臂桩跨中位置适当加密,采取该类布置方式相比均匀布置能够起到更好的加固效果;(3)桩间锚杆的设计钻进深度可以采用上部较短,中下部适当加长的方案进行设计,且锚杆设计钻进深度不应超过1.5倍桩间净距。若中下部桩间土体较密实,可以考虑适当减小锚杆的钻进深度;(4)采用锚杆加固桩间土大多是应用于临时防护,为了进一步提高桩桩间土的稳定性,降低道路运营期间因桩间土局部滑塌或掉块带来的风险,或出于美化道路周边环境等因素考虑。     

论隧道洞口仰坡的风险评估与管理

在分析、总结风险评估理论的基础上,结合模糊数学多级综合评判理论,建立了隧道洞口仰坡施工期间破坏失稳的概率模型。同时将计算结果引入到风险评估理论中,把失稳概率和风险计算过程结合起来,并尝试建立评价隧道施工期间洞口仰坡的风险评估模型,在此基础上又提出了仰坡风险管理的几种手段,期望能够对隧道施工减灾有一定的借鉴。     

干湿循环条件下气泡轻质土耐久性的试验研究

基于气泡混合轻质土在干湿循环条件下的试验,研究气泡混合轻质土水稳性的变化规律。通过研究不同气泡及原料土掺量的气泡轻质土在干湿循环条件下无侧限抗压强度的变化规律,分析影响气泡轻质土抗压强度变化的成因。在保证具有较好耐久性前提下,确定适当的配合比范围,为实际工程的应用提供依据。     

重载铁路路基基床不同改良厚度的动力响应研究

重载列车荷载对路基基床的影响较为显著,为探究北方风沙地区选择水泥改良的粉细砂作为基床填料后路基体的变形及动力稳定性。通过动三轴试验对比分析了不同掺入率水泥改良土临界动应力大小及不同围压下回弹模量的变化规律,进一步结合FLAC3D建立三维动力仿真模型,重点探讨了列车激励荷载作用下路基基床换填不同厚度的5%水泥改良土时动应力、沉降变形、振动加速度的变化分布规律。结果表明:5%水泥改良土临界动应力、回弹模量较原状土提高幅度最大;路基体竖向动应力、位移、加速度峰值均随深度增加而逐渐减小;路基基床对动应力的扩散抑制作用较强,动荷载传递经基床后平均衰减约83.5%;路基沉降主要产生在中上部,且随基床底层改良厚度增加路基顶部最大竖向位移逐渐减小,最大减小约45.6%;此外,振动加速度传播经改良后的路基基床衰减幅度较明显,约为69.4%。     

新建隧道下穿高速公路动力响应及变形控制研究

为揭示上部重型汽车振动荷载对立体交叉工程结构稳定性的影响,依托祁家庄隧道近接下穿既有G6高速公路工程,结合重型汽车运动微分方程建立的基于现场振动实测激励输入模型,运用连续介质快速拉格朗日差分分析法,研究重型汽车振动荷载作用下公路路基体、围岩夹层和下部隧道结构的动力响应特性和变形规律。结果表明,在重型汽车进入和驶离目标断面时,路基监测点动位移曲线呈现周期性变化且存在汽车荷载叠加效应,最大动位移达2.93 mm;隧道开挖促进应力-应变滞回圈的形成,加剧振动波能量的损失,动应力累计衰减0.248 kPa;重型汽车荷载引起的振动效应是造成下部隧道拱顶沉降的主要原因,其最大变形达0.226 mm;采用循环进尺为2 m的上下台阶法,可保证交叉段上部公路及下部隧道的安全和稳定。     

考虑自重应力的悬臂式抗滑桩三维土拱效应及合理间距研究

为了探讨路堑边坡悬臂式抗滑桩的合理间距问题,考虑到自重应力的存在及桩间土的受力特点,根据桩间滑体自身的强度条件及土拱的轴向应力与拱跨的关系,建立了三维计算模型;推导出悬臂式抗滑桩的临界高度与最大桩间净距的计算公式,并结合计算公式研究了桩间距对相关参数的敏感度,模拟了桩间土拱效应沿高度分布的空间形态,分析了桩后土拱效应的影响范围;通过工程实例对推导的合理桩间距计算方法进行了验证.结果表明:实际设计值与计算结果基本一致,在对悬臂式桩土拱效应进行研究时应建立三维模型.     

基槽强度对悬臂式挡土墙内力和破坏模式的影响

本文基于悬臂式挡土墙设计计算的发展现状,考虑到传统计算方法对墙身及其周围岩土体共同作用的认识存在一定的不足,采用以内力分析为主要手段,进一步加深了对于悬臂式挡土墙工作模式的认识。根据悬臂式挡土墙的施工特点和工程应用情况,并结合岩土强度理论和有限单元法建立了悬臂式挡土墙的受力分析模型。着重分析了基槽强度变化对墙身内力分布和墙体变形的影响,同时还对基槽岩土体的屈服变形程度和悬臂式挡土墙的破坏模式做了一定的研究,并得到了一些结论,以期对悬臂式挡土墙的设计计算提供一些帮助。     

沈丹客运专线本溪隧道出口落石影响范围研究

为对铁路隧道出口落石分布范围的分析提供理论依据,提出了一种二维斜坡落石崩滑运动模型,该模型基于铁路行业所推荐的落石法向与切向恢复系数,建立了落石在同一直线坡段与不同直线坡段连续碰撞的时间与速度计算方法。通过对沈阳至丹东客运专线本溪隧道出口附近危岩体的调查,运用所建立的计算模型对落石的潜在影响范围进行了分析,绘制了落石的平面影响区域,为隧道洞口与相邻桥梁的设计提供了依据。     

一种斜坡桥梁桩基础自由段桩长确定方法

以斜坡桥梁桩基自由段桩长的确定方法为研究目标,将桩前自由段桩长范围内存在变形趋势的岩土体视为三维楔形受力体,考虑桩前受力体的自重及两侧拉力、受力体底部的极限抗滑力和摩阻力、桩土间接触压应力,推导其滑动力合力计算式,依据受力体的临界稳定状态确定斜坡桥梁桩基自由段桩长,并采用C#开发斜坡桥梁桩基自由段桩长的计算程序。运用该程序对斜坡桩基自由段桩长取值影响因素进行的敏感性分析结果表明:斜坡坡角、桩土接触压应力、内摩擦角对自由段桩长取值的影响较敏感,而桩周岩土体重度对自由段桩长取值的敏感性较小。采用此方法对长昆客运专线部分陡坡桥基自由段桩长设计取值的计算结果表明:当斜坡坡度较缓、地层较为坚硬时,位于其上的桥基内力计算可忽略自由段桩长的影响;当斜坡坡度较陡或斜坡岩土体强度较低时,计算得到的自由段桩长取值相对较大,斜坡桥梁桩基础设计须考虑自由段桩长对桩基内力计算的影响。     

沉埋式双排抗滑桩加固滑坡承载机理研究

为探究沉埋式双排抗滑桩(沉埋式后排桩和全长式前排桩的组合形式)的承载机理,采用土压力盒和应变片完成一系列室内模型试验,在外界施加的滑坡推力作用下,量测桩身内力变化与桩周土体压力的变化情况,研究桩身受力的分布形式和土拱效应,并分析后排桩长度变化时的双排桩的受力变化规律。研究结果表明,沉埋式双排抗滑桩的受力方式不同于全长双排抗滑桩的受力方式:沉埋式抗滑桩前排桩桩后推力分布形式为梯形分布,桩前抗力分布形式为矩形分布;后排桩桩后推力分布形式呈梯形分布,桩前抗力分布形式为倒梯形分布。后排桩的沉埋深度对前排桩的土拱效应有着较大的影响,并且分析认为当前后排桩承载比较接近时的沉埋深度为设计沉埋深度。为进一步探究排距对沉埋深度的影响,运用FLAC3D,探讨不同排距下双排桩的承载比。研究结果表明,随着排间距增大,后排桩的设计沉埋深度逐渐减小。