高速铁路路基工后沉降预估与控制

研究了高速铁路路基工后沉降和复合地基,对一工程实例进行了工后沉降预测分析.研究结果表明,CFG桩复合地基能有效控制路基工后沉降;桩间距是影响控制效果的主要因素,桩间距小,则工后沉降量小,反之亦然;对CFG桩复合地基,采用设计、施工和监测等综合措施,可有效控制高速铁路路基工后沉降.     

基于BP神经网络和遗传算法的软基参数反演与沉降预测

以九江绕城高速公路桩网复合地基加固软基试验段为工程背景,利用智能反演方法、正交试验设计和有限元数值方法相结合,对软基土体参数进行反演和工后沉降预测。研究结果表明,采用有限元和正交试验设计方法相结合,可以为BP神经网络和遗传算法参数反演模型提供大量的训练样本,能够确保参数反演精度;工程应用证明,BP神经网络和遗传算法与ADINA有限元程序相结合对软基工后沉降进行计算和预测是可行的,BP神经网络反演方法计算的软基沉降最大误差为5.26%,遗传算法计算的软基沉降最大误差为3.1%,因此,遗传算法在桩网复合地基软基沉降预测中具有更高的预测精度。     

高铁不同刚度桩网复合地基工作性状差异

结合沪宁城际铁路CFG桩网复合地基试验段和京沪高铁砂桩网复合地基昆山试验段,在现场试验断面埋置土压力盒、沉降计和孔隙水压计等监测仪器,获取地基沉降、桩和桩间土压力、孔隙水压等监测数据,对比分析CFG桩与砂桩网在高速铁路地基工作性状及工后沉降控制效果中的差异。分析结果表明：CFG桩网和砂桩网联合堆载预压均可满足高速铁路无砟轨道工后沉降控制要求,CFG桩网复合地基沉降总量与沉降速率均小于砂桩网复合地基,且收敛速度快;受桩刚度差异的影响,CFG桩网复合地基与砂桩网复合地基桩土应力规律存在较大差异,前者桩土应力比随着路堤填筑加载而增大,最终趋于稳定,后者桩土应力比随荷载增加先增大后减小,再增大,呈波浪形变化;CFG桩网地基超孔压消散速率远小于砂桩桩网地基的超孔压消散速率;在施工工期较短的情况下,与砂桩网复合地基相比,CFG桩网复合地基处理技术的工后沉降控制效果更优。     

高含盐饱和细砂区路涵及其过渡段沉降变形数值模拟分析

本文以锡北铁路为研究背景,分析在盐渍土地基上铁路线路的沉降规律。对高含盐饱和细砂区铁路涵洞及过渡段的工后沉降进行分析。涵洞地基采用碎石桩复合地基,利用ANSYS有限元软件对高含盐饱和细砂区涵洞及过渡段地基模型进行沉降变形计算,并采用Burgers模型进行流变模拟分析,采用其他地区的材料参数,通过模型的参数反演加以改进,从而验证地基处理的有效性。通过计算得到涵洞及过渡段的工后沉降变化结果,涵洞及地基土的蠕变变形,验证碎石挤密桩加固地基有效可靠,沉降满足规范要求,保证铁路线路安全平稳。     

土工格室+阶梯型变截面及等截面桩复合地基承载性状对比研究

利用FLAC~(3D)数值仿真软件,建立土工格室-桩-桩周土相互作用数值仿真模型,对比分析土工格室+阶梯型变截面桩复合地基与土工格室+等截面桩复合地基的承载性状。研究结果表明:土工格室+阶梯型变截面桩复合地基的桩体平均沉降、土体平均沉降及桩土平均沉降均小于土工格室+等截面桩复合地基。     

高铁软基工后沉降特性与加固效果

高速铁路深厚软土地基的工后沉降控制是世界性难题，为此，依托于沪宁城际高速铁路，统计分析100余公里路基段3 a运营期的沉降监测数据，将工后沉降划分成可以评价沉降控制效果的4个等级，并结合沉降推测评估，将其区划为稳定、基本稳定、临界超限与超限4个状态；针对地基处理措施工后沉降控制效果分析中传统方法存在的问题，提出"当量软弱土厚度"概念，可量化分析地基处理措施的工后沉降控制效果。分析表明：高铁路基的工后沉降与当量软弱土厚度成正相关关系，不同处理措施加固地基存在一个"临界"当量软弱土厚度，桩板结构处理的地基沉降处于临界超限时，对应的当量软弱土厚度是桩筏复合地基的1.7倍，是桩网复合地基的2.2倍；桩板结构处理的地基单位当量软弱土厚度工后沉降值仅为桩筏复合地基的59%，桩筏复合地基是桩网复合地基的76%。     

峰值后软化水泥土桩复合地基性能模拟分析

简述了一个峰值后软化的水泥土应力-应变关系模型;将水泥土桩、土体、桩顶压载板及桩土接触面简化成有限元集合体;考虑水泥土峰值后软化性能对水泥土桩复合地基性能进行了三维非线性有限元分析.计算的荷载-沉降曲线与现场试验测得的曲线吻合良好,验证了该模型的适用性.分析结果初步揭示了峰值后软化水泥土桩复合地基工作机制及破坏形式,以及在水泥土桩复合地基性能研究中考虑水泥土峰值后软化特性的必要性.     

碎石桩处理软土地基的设计

碎石桩处理软土地基主要是与原有软土形成复合地基,可提高地基承载力、减少沉降量,提高土体抗剪强度,加大土体的抗滑稳定性.这里介绍碎石桩处理软土地基的设计,包括承载力计算,沉降量计算,抗剪强度计算和施工工艺、施工中需要注意的问题.     

路堤荷载作用下透水性混凝土桩减压降沉效应研究

透水混凝土桩兼具了刚性桩的高强度特性和散体桩良好透水性的特点,适用于地基的加固处理。为了研究透水性混凝土桩地基处理技术对地基的减压降沉效应,基于有限元法和Biot固结理论对路基荷载作用下透水性混凝土桩复合地基的超静孔隙水压力、桩土应力比、水平位移、沉降等进行研究,并与散体桩和刚性桩进行了对比分析。研究发现透水性混凝土桩复合地基内累积的超静孔隙水压力能够迅速消散,说明透水性混凝土桩具有显著的减压效应;同时发现,透水性混凝土桩复合地基的水平位移和工后沉降较小,证明透水性混凝土桩在降低地基沉降方面具有显著的作用。因此,透水性混凝土桩特别适用于加固透水性差、工后沉降大的地基。     

隔离桩对隧道开挖引起沉降的控制效能分析

为研究隔离桩对地表及深层土体沉降的控制效能,对Plaxis^2d中模拟隔离桩的实现方法进行分析,建立“隧道-隔离桩”相互作用有限元模型,研究桩长、桩径、桩顶埋深、桩水平位置以及隧道埋深等参数对控制效能的影响．结果表明,隔离桩对地表及地层深层土体沉降的控制效能不同,在设置隧道均匀径向收缩模式下,对地表而言桩长的影响最为明显,实际工程中应深入隧道底部,至少达到隧道半径,以保证对地表沉降的控制效果;隔离桩设置得离隧道越近,控制效能越好,尤其是对深层土体沉降的控制;桩直径在0.6～1.4 m内变化对隔离桩沉降控制效能影响不明显;埋入式隔离桩对地表沉降的控制效能与非埋入式相比差别不大,但对地层深层土体的沉降控制效能明显优于非埋入式;对于相同的隔离桩,隧道埋深越深,隔离桩对地表沉降的控制效能越低．隔离桩对一定范围的深层土体沉降控制效率基本为负值,说明隔离桩的设置反而加大了深层土体原有沉降,出现负面效果．研究结果可为隔离桩的设计施工提供参考.     

层状地基中考虑桩端应力泡形扩散的单桩沉降计算方法

基于虚土桩模型,研究了桩端应力扩散效应对单桩沉降的影响.结合虚土桩模型和Boussinesq解,提出考虑桩端应力泡形扩散的应力泡形虚土桩模型来考虑桩端土对桩的支承作用;利用荷载传递法,对桩周土采用双折线模型,推导得到层状地基中考虑桩端应力泡性扩散的单桩沉降解析解;讨论了弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、附加应力值等参数...     

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.     

考虑变形协调的刚性基础复合地基沉降计算

针对当前求解刚性基础下复合地基沉降变形时较少考虑桩土间变形协调的情况，在对若干试验结果分析的基础上，提出了刚性基础下复合地基桩侧摩阻力分布形状的假定，然后分别用荷载传递法、Mindlin解答和弹性力学解答分析了单桩模型中桩体和桩间土的沉降变形，通过桩顶位移变形协调条件建立了求解方程，编制了相应的计算程序，该方法可利用现场实测荷载～沉降曲线进行计算参数的优化反演，因此具有较强的实用价值。最后，用该法对某工程实例进行计算分析，计算结果和实测值吻合较好。     

刚柔性桩复合地基加固双层软弱地基现场试验研究

为研究路堤荷载下刚柔性桩对深厚双层软弱地基的加固效果及其桩土荷载传递规律,结合连云港港某铁路软基处理工程,采用带帽预制方桩和带扩大头的双向搅拌粉喷桩联合加固,对路堤填筑过程及预压期内地表沉降、桩土差异沉降、深层水平位移、超静孔隙水压力、桩土应力比以及桩土荷载分担的变化规律进行了分析。结果表明：载荷试验中复合地基桩土应力比随外荷载增加而增加;地基变形发生在填土期,预压期内沉降变形继续并逐渐趋于稳定;填土荷载向刚性桩及搅拌桩桩顶集中,刚性桩桩顶应力增长较快;面积置换率为22.2%的预制方桩（含桩帽）承担了56.2%的荷载,但其承载力只发挥了不到18%;面积置换率和土质条件是桩土荷载分担比的主要影响因素。     

圆形煤场内设置离散桩承台时地面煤压力的计算

按照"太沙基模型",考虑了煤堆、煤堆下方承台及地面的沉降变形因素,推导出圆形煤场内部设置离散桩承台时地面煤压力的计算公式;并从工程角度出发,将有关参数进行简化处理后,对某工程的地面煤压力进行了计算和分析.     

有轨电车一般路段软土地基处理技术研究

结合南京河西新城现代有轨电车工程,对线路一般路段软土地基所采用的三种不同的地基处理方法:挖除换填法、真空预压法和真空预压联合水泥土搅拌桩法的加固方式和施工工艺进行详细介绍。根据现场监测数据,分析了采用上述三种地基处理方法加固软基后工后沉降随时间的变化情况,结果表明:三种方法处理软基后的工后累积沉降值分别为15.8、13.2和8.6 mm,远小于设计允许工后沉降警戒值100 mm,可以看出,上述三种处理方法均有效加固了有轨电车一般路段软土地基,其中水泥土搅拌桩联合真空预压法的加固效果要优于另外两种方法。     

楔形单桩与群桩非线性荷载-沉降曲线计算方法

为研究楔形单桩和楔形群桩的非线性荷载-沉降关系,根据楔形桩桩侧与桩端受力特点,假设桩侧和桩端的应力-沉降分别满足双曲线与双折线模型,同时考虑桩-土位移协调关系及土体分层特性,提出了楔形单桩在均质土和分层土中的荷载-沉降曲线计算方法.在此基础上,利用有限差分原理求解楔形桩相互作用的控制微分方程,得出了考虑楔形群桩相互影响的计算方法.进而,考虑楔形群桩之间的相互影响,依据承台性状不同分别提出了刚性和柔性承台下楔形群桩的荷载-沉降计算方法.本文方法预测结果与已有模型试验及现场试验结果对比表明:本文提出的计算方法能较好地计算均匀及分层土中楔形单桩和群桩的沉降.     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

不排水桩准饱和复合地基的固结特性

自然界广泛分布准饱和天然地基,研究不排水桩准饱和复合地基的固结特性具有理论意义和工程应用价值。假定桩土之间满足等应变条件,并考虑孔隙流体压缩性,建立了不排水桩准饱和复合地基的固结控制方程。根据荷载施加瞬间比流量等于零的性质确定了孔压初始条件,利用分离变量法和叠加法得到了总应力随深度不变时瞬时加载、单级线性加载和随时间任意变化加载下的孔压解析解答。推导了固结度和即时沉降的计算公式。考虑孔隙流体压缩性时复合地基既产生即时孔压也产生即时沉降。含气率越大,初始孔压和按固结沉降定义的固结度越小;含气率和桩的压缩模量越大,即时沉降越大。即使含气率只有0.2%,预应力管桩复合地基的即时沉降占总沉降的比率也高达97.3%。上述研究表明,由于地基经桩体加固后等效压缩模量大幅增加和孔隙水的体积模量随含气量大幅减小,因此在不排水桩准饱和复合地基固结分析中必须考虑孔隙水的压缩性,否则会造成较大的理论偏差。