樁承式路堤中填土高度對土拱效應作用的試驗研究

為研究土拱織物散體樁的土拱效應,采用三維有限元軟件建立了路堤荷載下土工織物散體樁復合地基模型,分析了筋材剛度、樁間距和路堤高度3個主要因素的影響。結果表明:土工織物散體樁的起拱筋土模量比為20,當筋土模量比達到67后,筋土模量比對土拱效應影響不大;土拱高度在路堤高度達到5倍樁凈間距之前呈線性增長,之后土拱高度將不隨路堤高度變化;隨著樁凈間距增加,形成完全土拱所需的高度也在增大,當樁凈間距達到2倍樁徑后,土拱高度將不再變化;隨著路堤高度的增加,土拱率逐漸減小,當路堤高度達到1.7倍樁凈間距形成完全土拱后,土拱率不再發(fā)生變化;與數(shù)值計算結果對比發(fā)現(xiàn),由hewlett和randolph提出的三維土拱計算方法與數(shù)值計算結果最為接近,建議采用這種方法進行設計。

基于室內模型槽試驗；開展了考慮土工格柵的樁承式路堤變形和填土應力分布規(guī)律研究；重點研究了土工格柵抗拉強度和土工格柵層數(shù)對軟土豎向位移、填土豎向應力分布和樁土應力比的影響；研究結果表明:軟土豎向位移隨土工格柵抗拉強度和土工格柵層數(shù)增加而減小；不同層數(shù)土工格柵作用下填土豎向應力隨路堤高度的分布規(guī)律差異較大；綜合考慮樁承式路堤軟土變形和填土荷載向樁頂轉移程度；了解研究工況下土工格柵的作用效果；可為現(xiàn)場路堤工程中如何選用合適土工格柵抗拉強度和層數(shù)提供依據；

用剛性樁處理高速公路軟基能減小路堤沉降,提高路堤穩(wěn)定性,縮短工期。土拱對路堤的承載變形性狀有重要影響,到目前為止,對路堤中土拱效應的研究還不深入。本文結合某高速公路剛性樁處理軟基試驗段,實測了路堤填筑過程中及填筑結束后一段時間內樁帽、樁間土土壓力及相應的沉降,分析了樁土沉降差、路堤高度、樁間距、樁帽大小等因素對土拱效應的影響,并與現(xiàn)有的幾種土拱效應計算方法進行了比較。結果表明:①土拱效應的發(fā)揮程度與樁土沉降差密切相關;②當路堤較高,樁間距較小,樁帽較大時,樁體荷載分擔比較大;③根據hewlett&randolph及陳云敏改進的土拱效應計算方法所得到的樁體荷載分擔比與實測結果比較接近。

淺談室填土擊實試驗中余土高度的控制——本文簡要論述了建筑物基礎回填加固處理工程測定填土密實度的擊實試驗中，對余土高度的有效控制，提高試驗的成功率。

在人工開挖的斜坡上施工滿足合理樁間距的兩根懸臂式抗滑樁,通過對模型槽內填土的頂面進行堆載,研究了樁前施工擋土板時擋土板水平變形和樁–板土壓力比的變化規(guī)律。待位移傳感器和土壓力計讀數(shù)穩(wěn)定后,采用自上而下摘板的措施模擬樁前土開挖的施工過程。通過分析不同高度上測點x方向土壓力的分布規(guī)律,探討了樁間土沿高度方向直接土拱與摩擦土拱的作用程度及作用范圍。摘板過程結束后,對樁間土的局部滑塌面進行測量,通過與三維土拱效應的作用范圍進行比較,證實了合理樁間距條件下樁間土產生局部滑塌的范圍總是處于直接土拱的拱圈內側區(qū)域。采用自制的簡易靜力貫入設備對拱腳剪切線附近的原狀土進行測定,基于實測錘尖貫入曲線,分析了樁間不同高度上拱腳的極限剪切作用厚度。

為更深入地研究樁板墻背側的土拱效應,分析其土壓力荷載的作用規(guī)律及傳遞特性,進一步揭示樁板墻土拱效應與荷載分配之間的聯(lián)系,采用現(xiàn)場大型試驗及室內模型試驗開展相關的監(jiān)測研究工作?；趯ν凉敖Y構承載機制的認識,將作用于樁背側與樁間擋板中部土壓力的比值作為衡量土拱效應作用效果的直觀標準。在某一自然邊坡上,設計施工樁板墻堆載試驗的模型槽,在擋土板與抗滑樁背側分別安裝土壓力計,并開展持續(xù)21d的現(xiàn)場試驗監(jiān)測。現(xiàn)場試驗結果表明,隨著時間的發(fā)展,該土壓力的比值呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的特點,時間效應相對較顯著。還設計多工況室內模型推樁試驗,為深入分析樁板墻背側土拱效應與土壓力傳遞特性之間的關系,試驗重點對擋板剛度、樁間距、填料性質和擋板布置方式對樁板墻土拱效應的影響進行對比研究,并揭示被動狀態(tài)下樁板墻背側的土壓力傳遞特性。

以彭澤—湖口高速公路k12~k63段為研究對象,結合公路沿線特殊地理、地質概況進行了路基沉降監(jiān)測,并通過采用室內試驗數(shù)據與現(xiàn)場實測數(shù)據對比分析的方法,得出了填土高度對軟土路基沉降變形的影響規(guī)律。

剛性樁加固軟土路基填土在自重作用下形成豎向土拱并通過土拱傳遞荷載,淺層荷載傳遞機制直接影響到樁土協(xié)調工作和加固效果,但目前對豎向土拱效應以及土拱的特性仍然缺乏深入研究。利用設置試驗段進行現(xiàn)場試驗,對采集到的路基孔隙水壓力和樁土相對位移數(shù)據進行分析處理,從應力和變形兩方面驗證了剛性樁豎向土拱的存在性。試驗數(shù)據分析反映,一定的荷載對應一定的土拱力學平衡結構;在現(xiàn)場試驗條件下土拱形成后,荷載每增加約20kpa,土拱破壞一次,而后重新形成;粗骨料填土材料形成的土拱穩(wěn)定性較好,加樁帽形式的土拱效應更為顯著。

土工格室能有效減少軟土地基上路堤的變形,并增強其穩(wěn)定性,但對于土工格室加筋土墊層路堤的臨界高度還少有研究。采用極限平衡分析方法,假定地基在路堤荷載作用下呈圓弧滑動破壞模式,將格室及其內的填土視為復合體,考慮格室復合體的應力擴散作用和側向限制作用,提出了路堤臨界高度的計算模型,并將該模型值與建立的有限差分模型結果進行對比,然后討論了格室高度、應力擴散角及格室復合體與地基接觸面摩擦系數(shù)對路堤臨界高度的影響規(guī)律。結果表明,理論分析和數(shù)值計算結果吻合較好；加筋路堤的臨界高度明顯大于未加筋路堤的臨界高度,并且增加此3種影響因素的取值均能提高路堤的臨界高度；同時增強格室的側向限制作用比提高格室高度和應力擴散角更有利于路堤的穩(wěn)定。

為探究荷載作用下軟土地基直接拼接拓寬路堤受力和變形特征,利用自行設計制造的模型試驗系統(tǒng),通過改變軟土地基差異沉降、土工格柵加鋪層數(shù)對軟土地基高速公路直接拼接路堤進行一系列模型試驗,研究各種工況下舊路與新拓寬路堤土中應力變化。試驗結果表明,拓寬路堤在荷載作用下新舊路各斷面土中豎向應力隨著荷載的增大而增大,受路堤填土邊坡與下伏地基側向約束條件的影響,荷載作用下土中豎向應力在填土路堤與地基內沿深度方向呈現(xiàn)先減小、后增大、再減小的分布特征；軟土地基拓寬路堤差異沉降對新舊路結合部位土中豎向應力影響較大,土中豎向應力隨著差異沉降增大而增大；舊路范圍內土中豎向應力受差異沉降的影響不大；在拓寬路堤填土的頂部和底部各布設一層土工格柵加筋層時可明顯減小路堤土中豎向應力和路堤沉降:相同荷載作用下對比無加筋路堤,鋪設2層土工格柵加筋路堤的頂面沉降最大可以減少62%,土工格柵加筋對軟土地基拓寬路堤沉降有較好的控制作用。

介紹了ric(rapidimpactcompaction)工法,并對已壓實路堤填土(一般壓路機壓實)和未經壓實的路堤填土(松散填土)兩種工況進行了ric工法夯實試驗,夯實完成后通過壓實度試驗對夯實效果進行了檢驗,結果證明ric工法的處理效果較好。該成果對提高路堤填土壓實度有一定的意義。

盾構開挖面的穩(wěn)定直接關系到盾構施工的安全,而國內外關于開挖面失穩(wěn)模式的大型模型試驗研究卻很少。利用直徑1m的盾構模型,對干砂地層中盾構開挖面穩(wěn)定性問題進行了研究。通過對開挖面前方土體應力狀態(tài)變化的監(jiān)測,從土體應力變化的角度,揭示了隨著土拱的形成、發(fā)揮和發(fā)展過程,開挖面經歷了局部失穩(wěn)和整體失穩(wěn)這樣一個漸進破壞的模式。將試驗結果和楔體模型計算結果進行對比,對計算模型參數(shù)的選取提出了建議。

通過室內小比例尺模型試驗,模擬了土工格室在路堤中相同邊坡坡比下,未加筋與加1層、2層筋,共計3種結構,在坡頂荷載作用下坡頂沉降和邊坡的變形規(guī)律。研究了土工格室加筋參數(shù)對路堤邊坡結構性能的影響。試驗結果表明,加筋能大幅提高路堤的穩(wěn)定性和承載能力,并得出了土工格室埋在土中的力學特征,對工程實踐具有一定的指導意義。

在h&r土拱模型的基礎上,通過引入拱頂或樁頂土單元狀態(tài)系數(shù),對土拱效應分析方法進行了改進.改進的分析方法不僅考慮拱頂或樁頂土單元的彈塑性狀態(tài),而且滿足路堤荷載平衡條件,同時也考慮了路堤頂面超載的影響.通過計入筋-土界面摩擦作用,改進了張拉膜效應分析方法,推導了樁承式加筋路堤荷載傳遞效率計算方法.最后采用現(xiàn)有文獻中模型試驗及數(shù)值模擬結果與所提計算方法進行了對比驗證,結果表明:該方法計算結果與實測及數(shù)值模擬數(shù)據均較為符合,可為工程實踐提供理論參考.

樁承加筋路堤中褥墊層對樁土應力的調整起了十分關鍵的作用。樁土應力比是樁土應力調整結果的直接表現(xiàn),而路堤土拱效應以及褥墊層剛性承臺效應對荷載調整作用正是樁土應力調整過程的體現(xiàn)。利用有限元對路堤荷載下pcc單樁以及加固范圍內的土體進行了數(shù)值模擬。通過分析認為,褥墊層對樁土應力調整的過程和結果均會產生影響,隨著褥墊層模量、厚度、粘聚力以及內摩擦角的增加,土拱效應雖會遭到削弱,但褥墊層剛性承臺作用明顯增強,最終導致更多的荷載轉移到樁體上,樁土應力比增加。通過總結認為,改善褥墊層性質,加強其對樁頂局部壓入作用的限制是保證樁體承擔較多荷載的關鍵。

抗滑樁樁間土拱效應試驗方法的研究——抗滑樁樁間土拱效應是抗滑樁樁距設計時需要考慮的重要因素，合理的樁距才能保證土拱效應的發(fā)揮。根據土拱效應的原理設計試驗方案，經過試驗驗證，文內提出的試驗方案可行，接近于工程實際?！　?/p>

以廈深高速鐵路潮汕車站超大面積深厚軟土采用樁-網復合地基加固處理工程為例,采用三維有限差分程序flac3d建立地基力學模型進行數(shù)值模擬分析,研究路基填土高度及樁土沉降差的增大對樁身負摩阻力的影響.研究發(fā)現(xiàn):隨著路基填土高度及樁土沉降差的增大,樁身負摩阻力增大明顯.

為了考察軟土地基路堤的加筋墊層效應,進行4組不同墊層結構處理軟土地基的離心模型試驗,測試軟土地基的沉降變形、墊層拉力和路堤基底壓力等數(shù)據。測試數(shù)據表明:設置加筋墊層能有效減小并勻化軟土地基在上部路堤荷載作用下的沉降變形,約束地基水平變形,且剛性墊層的效果好于柔性墊層;柔性墊層具有一定的勻化路堤基底壓力的能力,基底壓力的分布與墊層結構形式及路堤荷載的大小相關;隨路堤荷載的增加,剛性墊層的水平拉力呈m形分布,柔性墊層筋帶拉力由m形分布逐漸過渡為\"鍋底\"狀分布,若忽略地基的摩擦力,剛、柔性墊層中路肩下拉力可分別用靜止土壓力公式和朗肯主動土壓力公式估算。

基于黏性土擊實試驗中余土高度的控制——擊實試驗中，擊實后超過筒高的部分土柱稱為余土高度。土的壓實程度與含水率、壓實功能和壓實方法有著密切的關系。擊實曲線是指在某一單位體積擊實功能下，土的干密度與含水量的關系曲線。如果余土高度等于零，即剛好等于...

超高無面板式土工格柵加筋路堤現(xiàn)場試驗研究——結合在建50m高的加筋填土斷面進行現(xiàn)場試驗，對超高無面板式土工格柵加筋路堤的格柵變形、垂直土壓力、水平土壓力、分層沉降以及深層水平位移等內容進行了近2a的測試，研究超高無面板式土工格柵加筋土路堤的受力、...

隨城市用地緊張,越來越多工程建設逐步向山地填土區(qū)等不良地質條件地區(qū)的轉移,但針對不同填土層處理的工程問題卻未得到有效研究。通過對不同填土層厚度情況下的基樁負摩阻力性狀的模型試驗研究,測得基樁負摩阻力、樁端阻力及樁周土沉降情況;并對不同填土層厚度情況的基樁摩阻力進行對比分析。試驗結果表明,不同填土層厚度情況下的基樁負摩阻力存在明顯的時間效應;隨填土層厚度增加,基樁負摩阻力增大,中性點位置下移,但其在填土層中的位置相應上移。

隨城市用地緊張,越來越多工程建設逐步向山地填土區(qū)等不良地質條件地區(qū)的轉移,但針對不同填土層處理的工程問題卻未得到有效研究.通過對不同填土層厚度情況下的基樁負摩阻力性狀的模型試驗研究,測得基樁負摩阻力、樁端阻力及樁周土沉降情況;并對不同填土層厚度情況的基樁摩阻力進行對比分析.試驗結果表明,不同填土層厚度情況下的基樁負摩阻力存在明顯的時間效應;隨填土層厚度增加,基樁負摩阻力增大,中性點位置下移,但其在填土層中的位置相應上移.