黄土高填方地基沉降变形规律及影响因素分析

为了研究不同侧向约束条件下黄土高填方地基的沉降变形规律及其影响因素,采用有限元软件PLAXIS3D建立了平填型填方地基、贴坡型填方地基以及沟谷型填方地基的数值模型,对高填方地基工后沉降变形规律进行了归纳,并通过灵敏度分析法对黄土高填方地基沉降变形的影响因素进行了敏感性分析; 通过与文献的理论计算结果对比,证明了数值模型的有效性。研究结果表明:不同的侧向约束条件对高填方地基的沉降变形有显著的影响; 侧向约束越强,高填方沉降变形越小,反之亦然,其中平填型填方地基的沉降变形最大,贴坡型填方地基次之,沟谷型填方地基的沉降变形最小,且地形对称分布的沟谷型填方地基变形控制效果优于非对称地形; 随着填土高度和填筑速度的增加,填方地基的工后沉降也会增加; 提高填土的压实度可以显著减小沉降,但改变原位地基处理厚度和沟谷底部宽度对沉降变形的影响相对较小。     

黄土贴坡高填方变形破坏机制研究

受地形条件限制,黄土山区贴坡高填方工程近年逐渐增多并出现了一些失稳事故,亟需对其变形破坏机制进行研究。以黄土梁地形上某机场建设工程中的失稳贴坡高填方为例,通过现场详勘与工程地质调查,分析并总结了这类边坡的结构特点及变形破坏的关键影响因素,进而针对性的开展了压实黄土增湿变形试验、Q2离石黄土高压湿陷试验、CTC及RTC路径三轴试验,结合现场资料与室内试验结果对其变形破坏机制进行了研究。结果表明:下覆地形高差导致填方厚度差异,进而引起的坡顶地面差异沉降裂缝是诱发后续变形破坏的必要条件。黄土贴坡高填方变形破坏机制可以概括为:工后土体固结沉降、填土增湿及黄土高压湿陷沉降致裂→水分沿裂缝入渗软化土体→形成中部初始滑面→前部土体加载增湿破坏→后部土体卸荷增湿破坏→锁固段土体加载增湿破坏→滑面贯通整体失稳。该结果有助于加深对贴坡高填方变形破坏演化过程的认识,可以为这类边坡的防治工作提供科学依据。     

山区高填方地基事故预防与处理

山区高填方地基具有填筑厚度大、边坡高度高、填方工程量大、填土厚度差异大、地下水影响复杂等特点,易产生不均匀沉降和边坡失稳问题。引起山区高填方地基事故的原因很多,本文针对2个典型的高填方地基沉降及边坡失稳事故并结合其他类似事故对山区高填方地基事故的原因进行了分析,并对事故的预防及处理提出了建议。     

高填方工程施工中的系统控制方法

高填方是一个三维的、高度非线性的、时效的土木基础系统工程,施工中不仅涉及软弱顺坡地基处理、地震条件下填筑边坡的稳定、道面土基的强度和变形沉降的工后控制,而且涉及填方体的施工与质量控制等一系列问题。文章结合作者在九寨-黄龙机场、康定机场等高填方工程施工中的实践,在系统分析高填方工程各种特性的基础上,提出了高填方工程影响因素系统分析、施工过程＂三面一体＂控制等系统控制方法,为高填方工程施工提供了理论基础和实践控制方法。     

基于离心模型试验的黄土高填方沉降影响因素分析

使用复合型岩土离心试验机进行黄土高填方地基沉降模型试验,模拟沟谷地形中填筑体施工期和工后沉降过程,并系统研究黄土高填方沉降的影响因素。试验成果表明:施工速率、填方高度、沟谷形状、填筑压实度、时间等因素对填筑体沉降均存在影响。黄土高填方沉降主要发生在施工期,工后沉降所占比例较小。工后沉降随填方高度、时间对数均呈线性增长,工后沉降速率随时间呈指数衰减趋势。与开阔"U"型沟谷相比,狭窄"V"型沟谷地形对填方体有明显变形约束作用,沉降量小,稳定时间短。提高压实度、减小施工速率、控制填方高度均可减小填筑体沉降量,但提高压实度对大厚度填筑体的沉降控制作用更为显著,施工速率改变则对施工期沉降产生更直接的影响,填方高度与长期工后沉降量正相关关系则相对较为稳定。     

高填方地基沉降变形计算及分析研究综述

从填方高度、填料类型、填料压实度等六个方面,阐述了高填方地基沉降变形的影响因素。综述了五种高填方地基沉降变形计算方法:物理模型试验、理论计算、数值模拟、经验公式和模型预测,各自的研究进展、适用性和优缺点,对需深化内容进行了合理展望,使高填方地基沉降变形计算方法更加完善。     

大厚度夯填黄土场地工后变形特性研究

以陕北某黄土沟壑区高填方黄土场地为例,利用多重监测手段对填方体进行了长期、连续的变形监测,利用监测成果分别研究了夯填黄土场地地表和深部的沉降变形及水平位移变形特性。对影响沉降变形的压缩层厚度因素及时间因素进行分析,建立多因素沉降变形回归模型,讨论了以沉降变形速率作为稳定标准,不同填方厚度条件下的填方体沉降变形稳定时间。分析表明：分层强夯回填黄土场地的最终工后沉降量约为压缩层厚度的1.29‰,填方体的地表水平位移量较沉降变形量小,地表水平位移变形在方向上指向填方体临空面方向或填土厚度较大部位方向;在深层变形特性上,填方体表现出表层回弹、深部压缩的变形特性,填方体的深层水平位移表现出呈随深度减小的趋势。     

降雨对沟谷状黄土高填方地基增湿影响研究

研究高填方地基在降雨条件下的入渗规律和增湿变形问题,对黄土沟壑区高填方的工后沉降形成机制探索和防排水设计具有重要意义。以某黄土高填方工程为背景,开展了填方区原位沉降监测和非饱和土的水–力特性室内试验,并基于流–固耦合数值方法,研究了不同降雨类型和不同压实度下高填方地基的入渗规律和增湿变形特性。结果表明:①黄土高填方地基因压实度不均和降雨类型差异,降雨影响深度为地表下2.0～7.0 m;②强降雨(暴雨、大雨)引起的增湿变形比为1.6%,大于中雨的1.2%和小雨的0.3%,不同压实度下(λ为0.88,0.93,0.98)强降雨引起的填方体增湿变形比分别为1.8%,1.5%,1.3%,采取适当的防排水措施对减小高填方地基增湿沉降的具有重要意义;③强降雨会引起填挖方交界面处产生过量的差异增湿沉降和剪切应变突变,这是导致填挖方交界处出现开裂和水毁的主要根源。     

安康机场罗家河膨胀土高填方沉降变形特征研究

安康机场罗家河高填方是国内罕见的膨胀土填方体。通过表面与底部涵洞沉降监测,对其沉降变形特征进行了研究。结果表明,膨胀土高填方次固结阶段的表面沉降受降水影响显著,出现反复膨胀变形,最大膨胀速率为0.485mm/d;建立了考虑填方厚度与沉降时间的膨胀土高填方工后沉降预测模型,模型参数u可表征挖填交界面处地基沉降在此处产生的拖拽效应引起的沉降量,模型计算值与实测值平均相对误差为12.17%,该模型可为地质条件与填筑材料类似工程的工后沉降预测所借鉴;依据填方体胀缩变形可将其分为8个阶段,胀缩变形阶段均与时段降水量关系密切,其中缓升段Ⅶ时段降水量为644mm,对应的膨胀量达44mm;该膨胀土填方体总体表现为膨胀,而非其他岩土填筑体的压缩变形。     

填方高度对高填方路基沉降影响分析

以湖南省境内的常张与衡枣高速公路沉降观测资料为依据,分析研究了不同填方高度对高路堤沉降的影响,其中主要通过对不同填方高度下几个典型观测点的沉降资料的整理探讨了不同影响因素下的高填方路基沉降变形特性.     

山区高填方大型水厂厂坪设计实践

针对某山区厂址的大型净水厂的厂坪设计,即在常规水处理工艺布置前提下,就高填方区的大型净水厂厂坪的设计进行综合分析处理,对高填方厂坪的边坡稳定以及填方厂坪地基的沉降控制进行探索,进而提出设计处理方案。     

基于关联度分析的高填方初期沉降预测模型可靠性研究

西部山区建设采用高填方地基居多,机场等大型基建项目尤为明显。高填方地基填方量大、填筑高度高,原始地貌类型复杂,但其工后沉降变形与各影响因素间依然存在动态关联。结合相关工程实例,采用关联度分析方法对一元线性回归预测模型、GM(1,1)预测模型以及二次抛物线预测模型等常用沉降预测模型进行关联度计算。最终确定GM(1,1)预测模型为适用于高填方地基初期沉降预测的最佳模型,本研究对山区大型工程建设高填方项目安全运营具有实际意义。     

高填方地基填筑方案的选择与设计

巫山县新城污水处理厂高填方地基的最大填方高度为75m,填筑方量约56.7万m3.当三峡水库蓄水至175m时,填筑体绝大部分处于库水位以下,设计中必须考虑填方体的整体稳定性和湿化变形引起高填方不均匀沉降对直径为70m的氧化沟的不利影响.在污水处理厂厂区建(构)筑物基础设计中,采用短刚性桩复合地基将部分荷载由桩传递到深部强夯层面上去,减少氧化沟边缘与中心点的不均匀沉降,并有效地减少总沉降.本文通过巫山县新城污水处理厂高填方地基工程实例,详尽地介绍了高填方工程填筑方案的选择与设计.     

湿陷性黄土地区高填方地基工程关键技术问题与实践

以陕西省延安市某黄土高填方地基工程为研究对象，分析了我国西北湿陷性黄土丘陵沟壑区域开展挖填方工程面临的关键技术问题。详细介绍了工程的挖填方概况、工程地质和水文地质条件以及高填方地基设计和施工对策。结合场地形成的过程，对施工期及工后沉降监测数据进行分析，得到了黄土高填方场地形成过程中不同阶段地基沉降的特点和规律：填方区工后沉降量随填土厚度的增大而增大，填土厚度相近区域，原地基覆盖土层的厚度越大，工后沉降越大。     

黄土高填方场地场平勘察中的几点体会

结合黄土高填方场地岩土工程勘察工作实践,总结了目前高填方勘察中存在的问题,并针对高填方的特点从填方区、填筑材料料源区、挖方边坡区三方面,阐述了高填方场地勘察工作重点,旨在更加客观地对高填方场地进行评价。     

斜坡高填方路堤变形特性试验研究

高填方路堤由于其填方量大、自重大、填料不均等易产生较大的沉降和不均匀沉降,严重影响行车安全。文章以高填方路堤铁路站场为项目背景,通过对高填方路堤的现场试验研究,获取填方路堤的水平位移和沉降变形以及土体应力数据,并结合GEO Studio数值模拟软件,分析了高填方路堤在自重、上部荷载及百年洪水位等因素作用下的水平位移和沉降分布规律,两者结果吻合较好,可为站场后期运营提供可靠依据。     

机场高填方边坡填筑过程的变形演化规律分析

利用有限元强度折减原理,基于非线性弹塑性本构模型推导了土石混合料高填方边坡安全系数的定义方法,即同时折减tan φ和tan φ_f,折减后的极限状态线、临界状态线和屈服面均往内收缩;采用FLAC^3D有限差分法对西南山区某机场高填方边坡填筑过程的变形和稳定性演化规律展开了研究,结果表明:随着填筑高度的升高,高填方边坡的水平位移和竖向沉降都逐渐增大,但其分布规律并非一成不变,最大分别可达95 cm和20 cm;通过在台阶上预留足够宽的马道或平台能够有效降低后续填筑层所带来的不利影响,提高填方体的整体稳定性;随着填筑高度的升高,高填方边坡的安全系数表现为“下降”-“平稳”-“下降”的变化规律,相应的潜在滑体从下台阶的仅一个增加到上、下台阶各一个,滑体体积呈增大趋势。     

丘陵地区变电站高填方边坡支护研究

分析边坡支护结构选择需要考虑的因素,重点论述填方边坡基本失稳模式及边坡稳定性研究方法,介绍了变电站填方边坡的支护形式、填方软基处理技术及填方边坡的坡面防护措施。结合星沙500kV变电站高填方边坡工程实例,通过综合考虑场地地质条件、边坡重要性及安全等级、施工可行性及经济性,选择合理的支护设计方案,并总结出变电站高填方边坡支护推荐采用的结构形式,为今后变电站的高填方边坡设计提供了可借鉴模式。     

台后路基填土对桥台桩基础影响的有限元分析

针对在湿陷性黄土地区一座高填方路段上的桥梁，建立了桥台桩基础三维弹塑性有限元分析模型，采用ANSYS软件进行模拟，分析了路堤在填方高度不同、基础在不同桩长、不同桩径的条件下，桥台基础沉降的变化情况，探索了路基的填方高度、基础的桩长、桩径的变化对桥台桩基沉降的影响规律，得到关于桥台基础设计有益的结论。     

综合管廊穿越黄土挖填方场地受力变形状态研究

以黄土高填方场地中的现浇综合管廊为原型,通过物理模型试验研究综合管廊在黄土挖填结合部位的受力与变形状态。采用石膏与铝棒材料制作1∶20的缩尺综合管廊模型,并模拟出黄土填方场地中挖填结合部位的阶梯状接坡结构。通过特制的沉降装置模拟填方场地工后沉降的发展,全程监测综合管廊的竖向变形、纵筋应变以及地基土压力变化。揭示了综合管廊在填方场地工后沉降发展过程中的受力规律与变形破坏特征。试验结果表明,随着填方区土体沉降量的增大,综合管廊与底部土体接触状态变化是导致综合管廊在挖填结合区内侧壁拉-剪裂缝的重要原因,并且综合管廊剧烈变形的范围由挖填结合区向填方区有明显的扩展。研究成果可为实际工程中综合管廊的设计和变形控制提供参考。