水网密集区粘土路基当量回弹模量的预估分析

基于非饱和土基本理论,利用基质吸力及土水特征曲线的最新研究成果,对受地下水位控制的粘土路基的平衡湿度状态进行了预估分析;同时采用室内重复动三轴试验方法,建立了非饱和粘性路基土动回弹模量的双线性本构经验预估模型.将上述研究成果相结合,创建了综合考虑路基湿度和应力状态的路基当量回弹模量的预估方法,并结合实体工程建立了以地下水位、路基填筑高度为核心的路基当量回弹模量预估方程.通过与试验路上传统测试方法测试结果的对比分析,表明该评价方法具有准确、可靠特点.研究成果从平衡湿度和应力状态耦合控制的角度,对水网密集区粘土路基当量回弹模量的确定提供了新的视角和途径.     

路基土动态回弹模量的试验研究

为明确路基土动态回弹模量的影响因素及其规律、解决其参数取值问题,采用三轴反复加载试验方法,对粉土和粘土进行一系列回弹模量测试。研究表明,回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随循环偏应力和含水量的增大而减小;粘土回弹模量受应力状况、含水量等因素的影响较粉土更为显著。在全面分析现有回弹模量本构预估模型的基础上,采用三参数复合模型对试验结果进行拟合,获得不同压实度和含水量条件下粉土、粘土的回弹模量预估模型。通过与试验数据的对比,验证了该模型的正确性与可靠性。     

电石灰改良高液限黏土强度特性研究

为将电石灰改良高液限黏土应用于路基填筑中,对改良高液限黏土无侧限抗压强度、抗剪强度、动态回弹模量衰减规律及干湿、冻融循环前后填料最小承载比开展室内试验研究,建立改良高液限黏土填料最小承载比与动态回弹模量回归关系,并与水泥土和石灰改良高液限黏土进行对比。结合实际工程应用,对电石灰改良高液限黏土填筑路基路用性能进行检测评价。     

路基土回弹模量应力依赖性分析及预估模型

通过室内重复加载三轴试验研究4种常用路基土的回弹特性,分析回弹模量对体应力、侧向应力、偏应力的依赖关系。试验结果表明,回弹模量值是两个应力变量的函数,且当其中一个变量保持不变时,回弹模量值随另一变量呈非线性变化,函数关系应为幂函数形式。在此分析基础上,参考Uzan模型表达式,以偏应力和体应力为变量回归得出相应的路基土回弹模量预估模型,拟合结果良好。模型的建立,有利于更好地理解路基土的回弹特性,并为路基模量设计值的取用与路面结构力学响应计算提供可靠的技术依据。     

水泥—石灰土的路用性能研究

针对上海地区湿软粘土的路基条件和多雨的气候特征,提出采用水泥-石灰综合处治路基的技术措施,并对水泥-石灰土的路用性能进行了室内试验与现场测试研究,结果表明,与石灰土相比,水泥-石灰土的早期强度和模量较高,后期强度和模量增长缓慢,增幅也较小;水泥-石灰土的强度与模量均能充分满足高等级道面的设计要求,且受含水量的影响较小,因此,采用水泥-石灰土对于雨季施工和缩短工期具有重要意义。     

磷石膏综合稳定土力学性能及合理掺量研究

采用磷石膏与石灰、水泥综合稳定路基土,分别对石灰磷石膏稳定土与水泥磷石膏稳定土进行CBR试验、抗压回弹模量试验和7 d无侧限抗压强度试验,确定了磷石膏综合稳定路基土的推荐配合比。结果表明:石灰磷石膏稳定土和水泥磷石膏稳定土的CBR、抗压回弹模量和无侧限抗压强度均随着磷石膏掺量的增加而提高;石灰磷石膏稳定土中石灰掺量为5%～7%,且当石灰与磷石膏的质量比为1∶1.5时,水泥磷石膏稳定土中水泥掺量为4%～6%,且当水泥与磷石膏的质量比为1∶2时,混合料的力学性能和经济性最佳。     

电石灰改良滨海盐渍土路基工程特性研究

滨海地区用盐渍土作为路基填料是交通建设需要解决的重大岩土工程问题之一。滨海盐渍土作为一种特殊土,具有溶陷、盐胀、腐蚀等不良的工程特性,为了解决滨海盐渍土的工程问题,进行了电石灰改良盐渍土路基填料的液塑限试验、室内CBR试验、回弹模量试验、干湿循环试验和冻融循环试验。试验结果表明,盐渍土经电石灰改良后,其物理、力学性能得到了有效改善,能够用于滨海地区高速公路路基修筑。该研究成果对滨海地区盐渍土路基的修筑具有参考价值。     

路基土回弹模量影响因素分析

采用室内重复加载三轴试验测试了不同性质路基土的回弹模量(Erm),分析了应力级位、含水量和压实度对路基土回弹模量的影响.结果表明:偏应力(dσ)和侧向应力(3σ)对路基土回弹模量均有显著影响,含水量对路基土回弹模量的影响非常大,而压实度同样是一个主要影响因素.路基土回弹模量测试及取值应遵循的条件为:估算路基土实际受力水平以确定应力级位;根据Miner线性累加损坏准则,对全年各季节不同含水量状况下的路基土回弹模量取加权平均值;压实度可根据实际施工水平取值,或取95%.     

土工网加筋换填土处治过湿路基室内试验研究

对土工网加筋换填土处治过湿土路基进行了室内模型试验,试验共设计了无换填土层、不铺设土工网、铺设1层土工网在换填路基上、中、下位置、铺设2层土工网在换填路基上中、中下位置,以及铺设3层土工格栅上中下位置,共8种工况,分析了换填厚度、加筋位置、加筋层数对路基回弹模量的影响。试验结果表明,在同样换填厚度的条件下,加筋层数越多,加筋效果越好;将加筋材料置于换填层中上部,可取得较好的加筋效果。     

季节性冰冻地区路基土动态回弹模量试验研究

为研究季节性冰冻地区路基土的动态特性,采用动态三轴压缩试验对路基土动态回弹模量进行研究。分析了位于内蒙古东部季节性冰冻地区的2种典型路基土质在不同应力状态、不同含水率条件以及不同冻融循环次数下的路基动态回弹模量变化规律,并推荐了2种典型路基土质的动态回弹模量取值范围。试验结果表明:在一定的应力范围内,动态回弹模量随着围压的增加而增大,随着偏应力的降低而减小,并且围压对动态回弹模量的影响程度高于偏应力;含水率及冻融循环均对动态回弹模量产生重要影响,且影响程度与土质类型及冻融循环次数有关。试验中选取的赤峰黄土动态回弹模量取值范围为80～100 MPa,冻融循环折减系数为0.76;通辽砂土动态回弹模量取值范围为90～120 MPa,冻融循环折减系数为0.87。研究结果可为该地区的路面结构设计提供参考。     

稳定型橡胶改性沥青混合料动态模量预估

测试了8种混合料类别、12种级配组成的稳定型橡胶改性沥青混合料的动态模量,分析了稳定型橡胶改性沥青混合料的动态力学性能特点.针对Witczak模型对稳定型橡胶改性沥青混合料动态模量预测效果不理想的问题,采用Levenberg-Marquardt非线性回归方法修正了Witczak模型.结果表明:稳定型橡胶改性沥青混合料具有良好的动态力学性能;修正后的Witczak模型可以较好地预测稳定型橡胶改性沥青混合料的动态模量.     

Unconfined compressive strength prediction of soils stabilized using artificial neural networks and support vector machines

This study aims to improve the unconfined compressive strength of soils using additives as well as by predicting the strength behavior of stabilized soils using two artificial-intelligence-based models. The soils used in this study are stabilized using various combinations of cement, lime, and rice husk ash. To predict the results of unconfined compressive strength tests conducted on soils, a comprehensive laboratory dataset comprising 137 soil specimens treated with different combinations of cement, lime, and rice husk ash is used. Two artificial-intelligence-based models including artificial neural networks and support vector machines are used comparatively to predict the strength characteristics of soils treated with cement, lime, and rice husk ash under different conditions. The suggested models predicted the unconfined compressive strength of soils accurately and can be introduced as reliable predictive models in geotechnical engineering. This study demonstrates the better performance of support vector machines in predicting the strength of the investigated soils compared with artificial neural networks. The type of kernel function used in support vector machine models contributed positively to the performance of the proposed models. Moreover, based on sensitivity analysis results, it is discovered that cement and lime contents impose more prominent effects on the unconfined compressive strength values of the investigated soils compared with the other parameters.     

基于AHFO技术的毛细水运移模型验证试验研究

为了验证常用的描述毛细水运移模型的准确性,设计了室内模型试验,采用主动加热光纤法(简称AHFO)对砂土模型中的毛细水运移进行了测试。根据测试结果,分析了毛细水入渗模型Green-Ampt模型、Terzaghi毛细水上升模型和毛细水最大上升高度预测模型Lane模型、Peck模型的特点和预测精度。试验分析结果表明:对于砂性土,毛细水上升过程可以分为两个阶段,第一阶段(约前50 h),Green-Ampt模型和Terzaghi毛细水上升模型预测的毛细水上升高度值均低于实测值,Terzaghi模型拟合精度高于Green-Ampt模型;第二阶段(约50h后),Green-Ampt模型和Terzaghi模型预测值均高于实测值,且Green-Ampt模型拟合精度高于Terzaghi模型。这两个模型预测精度随时间的变化现象是与其所用的假设条件和土体物理性质变化有关。Peck模型的误差低于Lane模型,为2.60 cm,而Lane模型由于只考虑了有效粒径D10,误差高达8.58 cm。利用Green-Ampt模型可反演土的饱和渗透系数与湿润锋处基质吸力。研究成果为常用毛细水运移模型选择和误差分析提供了实测依据。     

超声波法测定冻土动弹性力学参数试验研究

运用UVM -2型声速测定仪 ,测定了不同含水率的冻结砂土、冻结黄土和冻结黏土在不同温度下的超声波波速 (纵波波速和横波波速 ) ;根据弹性理论 ,利用所测得的超声波波速 ,计算了被测冻土试样的动弹性力学参数 (动弹性模量E、动剪切模量G和泊松比 μ)。计算结果表明 :冻土的动弹性模量和动剪切模量随着温度的降低而增加 ,它们之间的规律可用一个统一的方程来描述 ;冻土的动泊松比随着温度的降低而减小 ;在低含水率范围内的冻结黄土 ,其动弹性模量和动剪切模量随含水率的增加而增加 ,在高含水率范围内的冻结黏土 ,它们则随含水率的增加而减少 ;冻土的动泊松比随含水率的增加而增加。     

地埋梁与横观各向同性层状地基相互作用的广义Vesic解答

根据横观各向同性弹性理论和传递矩阵法,考虑梁底埋深、地基的横观各向同性及成层性,推导得到基床系数的广义Vesic解答。数值算例验证了基床系数取值方法的合理性和准确性,分析了各个参数变化对基床系数取值的影响。结果表明,基床系数k随梁底埋深h的增加而不断增大至最大值,约为地表时的2.05～2.25倍;k随着地基总厚H的增大而减小,而随横观各向同性参数r的增大而增大;当h为0或H超过100b或r为1时,本文解退化为Vesic解;土层加权平均弹性模量相同且首层土体越硬时,k值越大,且广义Vesic解用于有限长梁分析时的计算误差越小。     

车辆循环荷载作用下柔性路面路基的永久变形

柔性路面路基土过量的车辙变形会造成大量的经济损失,影响到路面行车的安全性和舒适性,而且还会引起路面其它形式破坏例如反射裂缝的产生和加强.为此首先简要综述了车辆循环荷载下柔性路面路基变形的研究现状,对现有的路基土永久变形预估模型进行了简要评价并重点讨论了南非车辙预估模型;然后,基于南非重车加载试验数据建立了一个简单的力学-经验计算模型来预测柔性路面路基的永久变形量,该模型可以全面考虑路基材料特性、路基土在车辆荷载作用下的应力应变状况和荷载作用次数;最后,以一个柔性路面和半刚性路面为例,应用该模型对不同轴载下的路基变形进行了预估.该预估模型可以为以后沥青路面车辙方面的研究及其沥青路面的设计提供参考.     

基于ANN的岩土体热阻系数预测模型研究

为准确预测土体热阻系数,通过室内热探针测试与数据分析,简要分析了含水量、干密度、矿物成分和颗粒形态等因素对土体热传导特性的影响,利用人工神经网络(ANN)技术,建立了计算土体热阻系数的预测模型,并与传统经验关系模型进行对比,明确所提计算模型的可靠性与优越性.结果表明:土体传热性能受众多因素影响,其热阻系数难以准确估算,基于ANN的计算模型可以较好地解决这一问题;以含水量和干密度为输入参数的单个模型适用于特定类型土体,而4个输入参数(含水量、干密度、黏粒含量和石英含量)的广义模型不受此限制,增加相关输入参数可有效保证模型计算结果的精确度;单个模型和广义模型的计算结果与实测结果吻合良好,预测能力均显著优于传统经验关系模型;对于工程性质差异显著、沉积环境复杂的不同类型土体,建议优先选用广义模型来估算其热阻系数.     

多层地基中水平荷载桩计算m法的两种数值解

针对现行多层地基中水平荷载桩计算m法存在的问题,提出了按实际成层地基抗力系数采用有限差分法和弹性地基杆系有限单元法计算桩身位移和内力的方法,编制了全桩位移、内力计算和图形处理程序。实例计算表明:两种数值计算方法所得结果相当一致,且较现行换算地基系数法有更高的计算精度和计算效率,故两种方法均可直接应用于多层地基中水平荷载桩的设计计算与分析。     

A constitutive model for evaluation of mechanical behavior of fiber-reinforced cemented sand

The aim of this study is to present a constitutive model for prediction of the mechanical behavior of fiber-reinforced cemented sand. For this purpose, a generalized plasticity constitutive model of sandy soil is selected and the parameters of the model are determined for three types of sandy soils using the results of triaxial tests. Next, the proposed model is developed using the existing models based on the physico-mechanical characteristics of fiber-reinforced cemented sand. The elastic parameters, flow rule and hardening law of the base model are modified for fiber-reinforced cemented sand. To verify the proposed model, the predicted results are compared with those of triaxial tests performed on fiber-reinforced cemented sand. Finally, the efficiency of the proposed model is studied at different confining pressures, and cement and fiber contents.