黄土高填方沉降规律分析及工后沉降反演预测

 为了揭示黄土高填方的沉降规律,并预测其工后沉降,对某高填方的监测成果进行分析,将FEM数值计算与分层迭代反演方法结合,对高填方的工后沉降进行反演预测。分析结果表明：填方体自身沉降占总沉降的63%而原地基沉降占37%,施工期产生沉降的主要原因是非饱和土孔隙气压密及排气固结,原地基和填方厚度的不均匀是地表差异沉降的主要原因。分层迭代反演法与FEM结合能更精确的反映施工加载对填土形变参数的影响,采用反演参数预测沉降值与现有实测数据吻合较好。     

承德机场高填方地基工后沉降预测

目前我国机场建设正处于迅猛发展阶段,机场高填方工程屡见不鲜,然而对于高填方工程的地基沉降计算研究却不够完善。河北省承德机场具有以下工程特点:(1)原地基无特殊性岩土且进行地基处理,(2)填筑体以硬质岩为主。以高填方工程工后沉降现场监测资料为基础,研究了不同回归参数模型对高填方地基工后沉降数据拟合的合理性,在指数模型、幂函数模型、对数模型、双曲线模型、平方根模型中,指数模型能够真实的反映此类高填方工程工后地基沉降规律。由预测结果及沉降影响因素可知,此类工程工后沉降组成以填筑体压缩固结为主,填筑体厚度为工后沉降的主要影响因素,填筑体厚度变化较大处工后差异沉降相对显著。     

高填方路堤沉降模型现场试验

通过单点沉降现场实测数据对软土地区兰永一级公路高填方路堤沉降规律进行分析,建立了指数模型、乘幂模型、双曲线模型、对数模型4种沉降预测模型,并将这4种模型的预测值和实测值进行对比,在此基础上,利用最小二乘法建立了指数与双曲线模型的组合模型。结果表明:4种模型中指数模型和双曲线模型的预测精度相对较高,利用指数与双曲线组合模型得到的预测曲线与实测曲线吻合良好,使误差平方和减小到22.789 mm²,能够满足工程要求;高填方路堤工后沉降在730 d左右的时间内基本完成,预测最终沉降量为60.44 mm。     

九寨黄龙机场高填方地基工后沉降预测

以四川省九寨黄龙机场高填方地基工后沉降原位监测结果为基础,探讨了高填方地基工后沉降预测回归参数模型。在指数模型、幂函数模型、平方根模型、双曲线模型和对数模型等回归参数模型中,只有对数模型能较真实反映高填方地基工后沉降规律。对数模型的预测结果表明,由于高填方地基中上部填筑体和底部软弱地基填筑厚度极不均匀,工后差异沉降显著。     

高填方路堤沉降变形规律的有限元分析

应用大型有限元分析软件ABAQUS,模拟了高填方路堤的施工过程,并建立了高填方路堤模型,分析了黄土填料高填方路堤的沉降变形规律,得出了一些结论,为高填方路基的设计修建及其沉降控制提供了依据。     

高填方路堤沉降历史研究

以某高速公路填筑工程为例,采用有限元软件PLAXIS8.2对其进行了数值计算,分析了填筑期间的主固结沉降量及变化趋势,以及施工后期的次固结沉降,预计了工后沉降量,希望对公路施工设计的变形控制提供一定帮助。     

基于GA-BP神经网络的黄土高填方工后沉降预测

采用遗传算法(GA)优化BP神经网络,建立黄土高填方工程GA-BP神经网络预测模型,分别对曲线形态呈"J"形和"S"形的黄土高填方场地的工后沉降进行预测,并探讨建模数据量及是否剔除预测起点沉降值对模型预测精度的影响。对某黄土高填方工程的工后沉降的预测结果进行分析,结果表明,GA-BP模型在合适的建模数据量下具有预测精度高、预测效率高、收敛速度快等特性,适合用于黄土高填方场地的工后沉降预测。     

董志塬区黄土高填方地基工后沉降特性试验研究

黄土高填方地基工后沉降量大,容易引起建筑物开裂破坏。本文以庆阳市西峰区某小区填沟造地项目为背景,对董志塬区黄土高填方地基的工后沉降特性进行了分析研究,研究结果表明,⑴黄土高填方地基在回填后200天到250天左右工后沉降量较大,最大沉降量可达到79cm。⑵黄土高填方地基工后沉降在沟谷处较大,距离沟谷越远,沉降量越小。⑶干密度是影响黄土高填方地基工后沉降的主要因素,可以通过提高干密度的方法提高黄土的回填质量,对于超厚的黄土高填方地基,宜采用高能级强夯进行分层回填。     

山区变电站高填方地基工后沉降分析

首先从试验和理论2个方面确定了山区变电站高填方地基工后沉降的主要影响因素,即填方高度和变形模量,并给出计算地基工后沉降的初步公式;然后结合2个典型工程对公式中的系数进行修正,拟合出一个实用的经验公式;最后以2个山区变电站工程为例进行分析,发现理论计算值与实测值吻合良好,有力地论证了该公式的有效性.所得的结论为山区变电站高填方地基工后沉降的进一步研究和相关规范的制定提供了参考.     

昔格达层高填方路堤工后沉降研究

新建的攀枝花南站地基为昔格达层,昔格达地层物理力学性质非常差,遇水易软化和崩解。因此,研究昔格达层混合填料所填筑而成的高填方路堤的工后沉降值具有非常重要的理论价值和工程意义。借助路基工程中常用的双曲线法和三点法对攀枝花南站典型断面工后沉降进行预测分析研究结果,可以为类似高填方路堤沉降研究提供参考和借鉴。     

青藏铁路片石通风试验路基沉降与普通路基裂缝解剖分析

青藏铁路清水河多年冻土试验段，平均海拔4470m，冻上年平均地温为-1．40℃～-0．46℃，冻土上限为1．5～3．5m，2001年9～11月施工。2002年10月前后，路基相继出现多条纵向裂缝。为研究试验段路基裂缝成因及片石路基沉降量较大等问题，2003年5月对DK1026＋630和DK1025＋583断面进行解剖分析，如实记录开挖路基基本情况，进行现场和室内试验，分析路基沉降和裂缝形成规律，计算路基沉降量。结果表明，路基沉降由在外荷载作用下路基本体的压密沉降和基底以下地层的压密和融化沉降两部分组成，由于两个路基断面填料压实度均匀良好，其沉降量主要来自于地层的压密变形和融沉，路基沉降量的计算值与实测值基本一致。DK1026＋630断面裂缝贯穿路基本体，为融沉裂缝，是由于路基阳侧原天然地面下泥狄岩风化物融化压缩引起路基体横向不均匀沉降造成的。由于片石有调解人为上限形态和抑制路基不均匀变形的作用，故片石路基没有产生融沉裂缝，但在竣工初期却表现出较大的沉降量。     

高土石坝筑坝料本构模型参数研究

对某高土石坝(最大坝高258 m)的8种筑坝料进行了系统的试验研究,通过大三轴试验分析高应力状态下它们的应力-应变-强度特性。结果表明:堆石料的粘聚力c确实存在,而以往认为c=0,所以建议工程中适当取值;坝料抗剪强度呈现明显的非线性;各种坝料变形性质较协调;据邓肯-张模型参数的物理意义,改变传统的取值方法,取不同坐标范围的轴应变εa(如εa=20%,5%,3%,1%)绘图,在尽可能小的εa处求取a(或Ei),在较大的εa范围内求取b。克服了传统方法在一条直线上同时确定2个物理意义完全不同的参数a和b,而无法满足精度要求的缺陷。得到不同坐标范围的邓肯-张模量参数a(或Ei)和b及对应k,n和Rf值,并与常规方法取值综合比较,提出模型参数建议值,通过回归证明拟合较好,为该工程设计计算提供力学参数,为类似工程特别是高土石坝的本构模型参数整理提供了思路。     

地下工程岩体参数场反演分析应用研究

 在施工过程中,由于开挖方式、爆破以及支护施作滞后等因素的影响,洞周岩体会有不同程度的“劣化”。一般而言,受开挖施工影响,离洞室表面越近的岩体劣化程度越严重;支护施作滞后时间越长岩体劣化程度越严重。因此,提出参数场的概念,将洞周围岩物理力学参数看作受初始地质状态、施工影响而随空间变化的非稳定参数场。采用三维弹塑性损伤有限元及位移反演分析方法,经敏感度分析确定恰当的待反演岩体参数,使用局部断面模型快速反演计算方法获得各监测断面区域岩体参数场,再通过插值方法得到三维整体模型参数场,适当修正后即可用于洞室后期开挖围岩变形及稳定预测。结合瀑布沟水电站地下厂房工程,建立有限元模型,代入监测数据,反演获得洞周围岩参数场,并将计算结果用于预报后续洞室开挖的围岩变形趋势,结果显示岩体计算预测反演参数与实际监测值符合较好。     

基于指数法的分级填筑路堤沉降预测方法研究

在传统指数曲线拟合法基础上,提出一种软土地基上路堤分级施工情况下沉降预测新模型。该模型考虑了土体变形的非线性和固结性质随荷载的变化,将沉降拟合方程中的待定参数在两个不同荷载级中分别确定:利用有较长预压期的前一级实测沉降确定与土的固结性质有关的参数,其它参数则由需预测沉降荷载级中较短预压期内实测沉降确定。工程实例表明,本文模型预测的沉降与实测值有很好的一致性,可实现沉降的及早预测。     

路堤下复合地基沉降影响因素有限元分析

由于路堤下复合地基中设置了桩体,不能直接按平面问题处理。通过典型段法,对路堤下复合地基沉降影响因素进行了三维有限元分析,避开了对桩体有不合理假设的平面应变分析法。采用ABAQUS程序,分析了路堤荷载作用下复合地基加固区和下卧层压缩量归一化值的变化规律。     

具有水平表面岩土斜坡粘弹性位移解析解

阐述了暴雨、降雨和流水侵蚀等自然条件下,天然岩土斜坡由于自重作用而发生的二次蠕变现象,以及由于人为的某种原因改变了天然斜坡原始的地应力,而引起的二次蠕变现象。近期,提出了粘弹性力学蠕变柔量解法,给出了一种新的弹性位移理论公式和相对应的通用于 5 种不同本构关系的粘弹性位移理论公式,使弹性和粘弹性对应原理的理论描述简化。以岩土斜坡的二次蠕变现象为例,阐述了 2 种理论公式的应用方法,即由弹性位移解析解求解粘弹性位移解析解的简单解法。依据古德曼给出的具有水平表面岩土斜坡弹性位移解析解,将其中的力学参数式作简单的代数变换,分别引入 5 种粘弹性本构关系的蠕变柔量和广义蠕变柔量的解析式,得到具有水平表面岩土斜坡的符合 5 种粘弹性本构关系的粘弹性位移解析解。     

差异沉降条件下黄土拓宽路基协调机制模型试验研究

以黄土地区高速公路拓宽工程为研究背景,借助大型地基沉降模拟试验平台,实现拓宽路基荷载下地基沉降变形的人为模拟,开展几何相似比为1∶1的足尺模型试验,建立路基内部土体及加筋材料变形监测系统,分析新老地基差异沉降条件下路基内部土体及加筋体的响应机制。试验结果表明：拓宽路基荷载作用下,随着地基差异沉降的增加,路基内部土体是一个不断变形协调过程,当地基差异沉降S达到9 cm时,路基与路面结构层出现脱空;新老路基拼接段铺设土工材料能使松散土体形成板结复合体,土工材料能够增强新老路基的整体稳定性和力学特性,土体填料更容易形成自拱效应;土工格栅能一定程度上消解新老路基间的差异沉降。随着新老地基差异沉降的增加,土体内部筋材受力不均匀且筋材内部相应产生了交替拉压应变,应变整体呈现增加的趋势,当新老地基差异沉降达到16 cm时,土工格栅拉压应变趋于稳定,土工格栅拉伸或压缩极限变化量仅为2 mm,远小于土工格栅破坏极限。     

对工后沉降法确定卸载时机的研究

针对经常将剩余沉降用于卸载时机确定的现象,在分析剩余沉降与工后沉降区别的基础上,提出两者之间的换算公式。工后沉降法中最终沉降应是设计荷载——等载预压下所对应的最终沉降,对于超载预压、欠载预压,应根据监测资料确定沉降与填土高度的关系,从而根据超载预压、欠载预压监测资料推算得到等载预压对应的最终沉降量。对多土层地基,目前预测工后沉降的方法易导致提前卸载和实际工后沉降偏大,因此应分层确定工后沉降,然后累加得到总的工后沉降。     

基于混合遗传算法岩土抗剪指标参数识别方法

岩土边坡的稳定性取决于边坡的几何形状和岩土材料的抗剪指标参数。由于尺寸效应,根据实验室小尺寸试件获得的参数具有某些局限性,反分析方法为解决这一课题提供了新的途径。根据实验观测岩土边坡滑移面的形状参数,建立了应用混合遗传算法识别岩土材料的抗剪指标参数的方法。遗传算法的特点之一是不需要计算目标函数的导数。为了提高参数识别方法的有效性、收敛速度和鲁棒性,将梯度搜索方法和遗传算法有机地结合在一起,使得所建立的反演策略具有梯度搜索方法和遗传算法的各自特性。研究了观测信息的不确定性对参数反演结果的影响。通过一个数值算例对比,显示了所建立参数识别方法的实用性和有效性。     

人工冻土流变模型的识别与参数反演

在大量冻土蠕变试验的基础上，用等时曲线近似方法确定了冻土的屈服极限，建立了多种粘弹性和粘弹塑性流变模型，采用非线性最小二乘法反演了冻土流变参数，并基于简单性和精确性原则，建立了冻土模糊优选模型。模糊评判结果表明，在较低应力下Burgers模型是最优模型，在较高应力下村山朔郎模型为最优模型。