路堤荷载下水泥土搅拌桩复合地基失稳机理及其稳定性分析

以水泥土搅拌桩加固软弱路基为研究对象,采用有限元强度折减法建立了群桩条件下的数值分析模型,籍此模型探讨了路堤的整体稳定性,并与传统复合地基极限平衡法所得的计算结果进行了对比分析。结果表明:水泥土搅拌桩的存在限制了路堤和路基潜在滑裂面的形成与贯通,且路堤的安全系数随着桩体抗剪强度的增加呈近似线性增加;水泥土搅拌桩所受的剪力远远小于其自身的抗剪强度。同时指出复合地基极限平衡法不能反映桩体的真实破坏模式,且会高估路堤的稳定性。     

基于新型人工软土技术的加筋碎石桩复合地基承载特性模型试验

为研究地基不排水或排水不畅情况下加筋碎石桩复合地基的承载特性,配置了由钠基膨润土和甘油混合而成的新型人工软土地基,进行了4组加筋碎石桩复合地基路堤模型试验,并与排水条件下的试验结果进行对比分析。研究结果表明:加筋碎石桩复合地基沉降随筋材刚度的增大而明显减小,其桩土应力比远大于排水条件下的桩土应力比;筋材刚度较大时,桩体发生向路堤外的整体倾斜变形,而筋材刚度较小时,桩体则发生向路堤内的弯曲变形;部分加筋碎石桩复合地基的沉降明显大于全长加筋情况,且其桩土应力比小于全长加筋时的桩土应力比,但仍大于普通碎石桩的桩土应力比;不同加筋长度碎石桩桩体均在其加筋范围内发生弯曲变形,在未加筋部位发生鼓胀变形;排水条件对加筋碎石桩桩体变形和稳定性有显著影响,排水条件好,桩体弯曲变形小,反之,桩体则产生显著的弯曲变形。通过试验分析得出对于路堤荷载下的加筋碎石桩复合地基,应采用刚度较大的筋材对碎石桩体进行全长加筋,并保证地基的排水,可大幅提高路堤的稳定性。     

基于离心模型试验的桩承加筋路堤筋材设置方法研究

在土工合成材料加筋土工程中加筋材料的合理设置对充分发挥筋材的作用至关重要。通过4组离心模型试验,研究了桩承式加筋路堤垫层中土工格栅两边端部反包设置的使用效果,包括对路堤稳定性、桩土荷载分担等的影响。结果表明：①加筋材料反包设置相当于将筋材锚固于路堤中,可充分发挥筋材的加筋作用,与加筋不反包相比,测得路肩下方格栅承受的拉力较大,而路堤中心处格栅受力相对较小;②加筋反包设置可提高桩土应力比,促使荷载向桩体转移;③加筋反包可降低路堤表面总沉降及不均匀沉降,减小地基土的侧向位移,提高路堤地基整体性和稳定性;④加筋材料的力学性质对加筋受力、桩土荷载分担和路堤变形存在较大影响,延伸率低、拉伸模量高的加筋材料更能发挥加筋膜效应。     

第八届中国土工合成材料会议论文：基于离心模型试验的桩承加筋路堤筋材设置方法研究

在土工合成材料加筋土工程中加筋材料的合理设置对充分发挥筋材的作用至关重要。本文通过4组离心模型试验，研究了桩承式加筋路堤垫层中土工格栅两边端部反包设置的使用效果，包括对路堤稳定性、桩土荷载分担等的影响进行了探讨。结果表明：①加筋材料反包设置相当于将筋材锚固于路堤中，可充分发挥筋材的加筋作用，与加筋不反包相比，测得路肩下方格栅承受的拉力较大，而路堤中心处格栅受力相对较小；②加筋反包设置可提桩土应力比，促使荷载向桩体转移；③加筋反包可降低路堤表面总沉降及不均匀沉降，减小地基土的侧向位移，提高路堤地基整体性和稳定性；④加筋材料的力学性质对加筋受力、桩土荷载分担和路堤变形存在较大影响，延伸率低、拉伸模量高的加筋材料更能发挥加筋膜效应。     

铁路路堤稳定性影响因素分析

铁路路堤稳定性分析是路堤设计、施工和运营阶段的关键,其影响因素很复杂。以典型的双线铁路路堤模型为基础,采用传统的瑞典条分法对铁路路堤施工期和运营期的稳定性分别进行了计算,对得到的稳定安全系数进行了系统分析,讨论了路堤高度、地基土类型及固结程度、地基土抗剪强度参数等对铁路路堤稳定性的影响。结果表明：随着路堤的增高,稳定安全系数呈双曲线的递减趋势;在施工期,考虑地基土固结时得出的稳定安全系数均大于不考虑固结时的结果,两者之间具有良好的线性相关性。从安全角度考虑,建议铁路路堤填筑完建期的稳定性分析采用快剪指标,对于软弱地基,还应考虑地基土的固结强度增长;放置与铺轨期和运营期的稳定性检算宜采用固快指标。     

高填方路堤荷载下倾斜基底CFG桩复合地基破坏机理分析

对一般水平成层路堤下刚性桩复合地基的失稳破坏机理已有较为深入的研究,但对倾斜地基下高填方路堤荷载作用下刚性桩复合地基的失稳破坏尚缺乏深入揭示.依托某工程,对高填方荷载作用下倾斜基底CFG桩复合地基进行三维数值分析,研究考虑桩体刚度损伤的CFG桩复合地基的破坏机理.结果表明:混凝土塑性损伤模型能较好地模拟CFG桩的力学性能,能较合理地还原桩体破坏后桩身应力释放-应力再分布的实际过程,且可通过损伤输出变量分析CFG桩复合地基的渐进破坏过程.在高填方路堤荷载作用下,倾斜基底CFG桩的受荷特点和破坏模式较水平成层路堤有较大差异,表现为路堤中心桩所受弯矩和剪力较大,较易发生桩体的压弯破坏和剪切破坏,在设计中应予以重视,路堤左侧桩所受弯矩和剪力总体上小于中心桩,先发生破坏的可能性不大.     

带帽PTC桩复合地基上路堤的稳定性数值分析

以福建省某浅海填方路堤采用带帽ＰＴＣ桩进行软基处理为背景,采用有限元强度折减法,分析路堤或桩的失稳破坏形式、常用等效平面模型存在的问题,并探讨了桩长、单桩桩位及加筋垫层对路堤稳定性的影响。研究表明:由于土拱效应,临界稳定状态时路堤边坡的塑性区在桩帽顶以上分块贯通,路堤边坡失稳破坏类似倾覆破坏;ＰＴＣ桩可能的破坏模式是倾覆破坏或弯曲破坏,而不是传统认为的剪切破坏,且根据受力特点不同,路堤地基中的桩可分为承压桩、弯剪桩、压弯桩、拉弯桩四类;等效的平面模型高估了桩的抗弯能力而低估其竖向承载力;桩位、桩长、垫层对路堤稳定性及其失稳破坏形式均有不同程度的影响。     

缺陷CFG桩复合地基稳定性分析与加固设计

基于具体工程的缺陷CFG桩分布统计结果,运用Plaxis数值计算软件对缺陷CFG桩复合地基稳定性进行计算,并对其进行加固方案的设计。研究结果表明:缺陷CFG桩破碎带沿桩身主要分布在浅部和中部,破碎带长度绝大部分位于0～1m之间,平均长度约0.5m,断桩不是缺陷CFG桩的主要形式,断桩主要发生在桩端以下2.8m左右;基于Plaxis分析软件,将CFG桩体等效转化为连续墙体,并划分横断面区域,按比例将缺陷CFG桩统计结果融入计算模型,能较准确地获得缺陷CFG桩复合地基的稳定安全系数;缺陷CFG桩复合地基宜在路堤边坡坡脚处打设抗滑桩进行加固,抗滑桩采用预应力混凝土管桩;设计了抗滑桩的选型、布置以及地梁。通过加固前后复合地基稳定安全系数的对比,验证了该设计方案的有效性。     

复合地基桩体向垫层刺入量模型试验研究

桩体刺入垫层量的分析研究是复合地基沉降和荷载传递规律的一个重要组成部分,它将进一步完善复合地基沉降理论。然而目前对于桩体刺入量的研究不多。为了解具有垫层复合地基的作用机理、掌握桩土的荷载分担及桩体刺入垫层的规律,进行了不同工况的复合地基模型试验,得到了一系列有益的结论。试验结果对复合地基沉降研究提供了理论依据和数据支持,对其设计起到一定的指导作用。     

路堤荷载作用下塑料套管桩沉降特性

结合某一工程应用实例,对不同路堤荷载下塑料套管桩复合地基的沉降特性进行了研究,并与采用水泥搅拌桩和塑料排水板处理方式的相似断面进行比较,验证了塑料套管桩良好的地基加固效果。     

基于土拱效应的桩网结构路基稳定性可靠度分析

基于路基土拱效应的应力集中现象,并考虑荷载及土体参数的变异性,建立了桩网结构路基稳定性的可靠度计算模型,给出了可靠度分析的计算方法及流程。以某一典型高速公路桩网结构路基进行稳定性分析为例,分别利用安全系数法和可靠度方法设计了该桩网结构路基加固桩长度,并基于荷载及土体参数变异性,对可靠度指标进行了敏感性分析,结果表明:荷载及土体参数的变异性对桩网结构路基的稳定性影响显著,利用可靠度方法来计算桩网结构路基加固桩长度的设计更为安全和合理;需要特别注意第二层土的极限侧阻力及路基面附加荷载变异性的影响,而路基填料内摩擦角及加固桩极限端阻力可当作常量来处理。     

河流冲刷作用下堤岸稳定性研究进展

分析河流冲刷作用下堤岸土体起动时的受力特点和冲刷破坏机理,概括国内外近岸水流冲刷力的分布与计算、堤岸土体抗冲力确定、河岸土体横向冲刷计算方法等研究成果,分析和评价河流冲刷作用下堤岸边坡稳定性研究进展。指出进一步研究的问题和研究方法:必须将堤岸边坡稳定分析与河流冲刷作用同时考虑,建立包含河流冲刷力的堤岸稳定分析力学模型;开展堤岸稳定分析的三维数值模拟;利用有限元法预测堤岸边坡破坏发展过程,分析变形与稳定的内在联系;将水上岸坡、水下岸坡以及坡脚和河床作为一个整体,进行堤防稳定的渗流场与应力场耦合分析。     

土工合成材料在桩承式加筋路堤中的应用现状

分析了路堤中设置土工格栅对路堤工作性状的影响;分析了土工格栅在桩承式加筋路堤中的具体作用机理;分析了土工格栅对荷载分担比和桩土应力比的影响以及土工格栅对路堤表面不均匀沉降的作用。综合分析后提出了土工格栅在桩承式加筋路堤应用中存在的几个问题。     

高密度电法在堤防渗漏抢险探测中的应用

汛期高水位下土质堤防承受高渗透压力易产生渗漏、管涌乃至决口等险情,为了在险情出现前对堤防的状态进行了解,对处于汛期持续高水位或发生险情前期的土质堤防进行快速隐患探查并进行渗漏风险评估,对一种基于高密度电法的探测模式进行了可行性研究,分析了高密度电法用于堤防抢险探测的物理优势。通过石臼湖堤防抢险探测试验表明:当土质堤防持续在高水位下挡水,堤身隐患(如孔洞、松散体、裂缝等)处的土体含水率将升高,电阻率将和周围土体产生差异,表现为低阻异常闭合圈;高密度电法对于土质堤防的低阻异常区具有较好的识别效果;通过分析堤防视电阻率值的大小和相对关系,以及视电阻率等值线的形态,对堤防进行渗漏风险评估,圈定了堤防的渗漏高风险发生区域,成功预测到了12 h后石臼湖堤防多处渗漏和管涌点的发生区位,证明高密度电法用于堤防渗漏抢险探测和风险评估是行之有效的。     

山区超高加筋土路基力学行为的有限元分析

以十堰至房县高速公路为例, 采用弹塑性有限元程序, 对山区某超高加筋土路基修筑过程中的双向位移、土压力、剪应力以及加筋体轴力与位移分布等力学行为进行数值分析。研究结果表明:① 加筋体内及加筋体后填土内侧向土压力不大, 垂直土压力主要为填土自重应力;② 加筋土路基底部混凝土圬工挡墙承受较大的侧向压力, 墙趾承受较大的压力与剪应力, 应保证基础平台的稳定性;③ 加筋体最大拉力出现在路基底部, 墙面最大水平位移出现在路基中部, 底部格栅后端承受一定的压应力, 可通过对混凝土圬工挡墙后的填土进行压实控制。研究成果可为山区超高加筋土路基设计方案提供参考, 同时对其他类似工程的数值分析具有一定的理论借鉴意义。     

堤防管涌渗流场响应特征的数值模拟

采用数值模拟方法研究了管涌发生后堤防渗流场响应特征,探究了堤防不同深度和不同水平位置处的孔隙水压力变化规律,分析了管涌位置和管涌通道尺寸对堤防孔隙水压力变化的影响,提出了基于孔隙水压力变化特征快速识别堤防管涌险情的思路,得到了可用于堤防管涌监测的孔隙水压力测量设备合理布设区域。结果表明：管涌发生后,堤防不同位置处的孔隙水压力均出现一定程度的降低,管涌通道底部及其上部1m深度范围内孔隙水压力有较大幅度的降低,可作为监测管涌发生的孔隙水压力测量设备埋设深度范围;管涌发生后,同一水平面上与管涌通道距离相同的位置孔隙水压力变化基本一致;管涌通道与堤脚的距离越远,管涌发生后管涌通道周边位置孔隙水压力降低值和降低率越小;随着管涌通道直径的增大,管涌发生后管涌通道周边位置孔隙水压力降低值和降低率显著增大。     

浅谈灵山岛超级堤堤顶特征高程拟定

以灵山岛超级堤工程为研究对象,分析阐述项目中各特征高程取值对堤防的影响,结合工程实际,根据不同频率的设计水位、亲水性、消浪蓄浪、景观要求等因素,对超级堤堤顶特征高程进行选定,可为类似超级堤工程提供参考。     

堤坝边坡地震液化失稳有效应力法分析研究

本文深入研究了二维应力状态的地震动孔隙水压力计算方法，阐述了堤坝边坡地震液化失稳的特点和破坏型式，通过本文的分析论证和实例计算验证，说明堤坝边坡地震液化破坏的主要型式是边坡失稳；提出了堤坝边坡的抗震安全性能应由有效应力法动力稳定分析来判别的新论点。     

冻土条件下均质土堤漫顶溃决试验研究

为了研究冻土条件下的溃堤机理,开展了弯道水槽概化模型试验。基于结构光的三维成像原理,提出了一种无干扰全方位的实时溃口三维参数测量方法,并结合温度传感器监测堤内温度变化,研究了冻土条件下均质土堤漫顶溃决过程中溃口形态的演变规律和溃决区域的水位、流速、流量变化特性。依据试验中溃口冲蚀特点,将溃堤过程划分为渗透过流、堤后冲蚀、横向展宽、冲淤平衡4个阶段,黏性土堤和非黏性土堤第2阶段、第3阶段分别以陡坎冲蚀和失稳坍塌为主要特征,且黏性土堤会出现明显的陡坎合并现象。试验结果还表明:冻结后土体间隙的冰晶体与土颗粒相互胶结,土体的黏聚力增大,溃口扩展速率及溃决区域的水位、流速变化率均减小,且黏性土堤受冻土深度的影响更加明显;冻土条件下堤防背水侧与堤顶的连接处薄弱易溃,应加强维护,且一旦溃堤应优先对临水侧进行封堵。     

水库地区浸水路堤设计探讨

结合工程实例,从浸水路堤的路堤高度、填料选择、路基断面形式和边坡防护等方面对水库地区浸水路堤的设计进行了探讨,还对挡墙基础需处理的浸水路堤提出了CFG桩的处理方式。