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。     

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。     

黄土地区某填方贴坡场地建筑病害数值模拟研究

选取了某建筑病害严重的建设场地作为研究区,通过数值模拟研究,得到了填土贴坡建筑场地挖方区、填方区及挖填结合区的变形规律,不均匀沉降、滑移、扭转是导致建筑物破坏的主要因素。利用材料力学的第一、第二强度理论分析了建筑物破坏的机理,探讨了半岩半土场地和水对填方地基变形的影响。提出了针对填方区或挖填结合区的多种地基处理方案建议,为类似黄土地区填土贴坡场地选址、地基处理、结构设计研究提供参考依据。     

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。     

改进的分层总和法在黄土地区高填方地基沉降变形中的应用研究

黄土高填方沉降变形控制是工程建设的重点和难点。通过室内侧限压缩试验和加湿试验,总结了重塑黄土在自重应力和含水率变化下的变形特征。基于分层总和法的思想,引入了Gunary模型和割线模量法,将黄土高填方地基的沉降分为荷载引起的施工沉降和含水率变化引起的施工后沉降,并提出了黄土高填方地基沉降变形的计算方法。结合实际工程背景,预测了高填方工程的沉降变形。结果表明：黄土高填方沉降的主要来源是施工期荷载引起的沉降;随着填土高度的增加,工后沉降占总沉降的比例逐渐增大;在最优含水率条件下,当施工期压实度达到95%以上时即可完成土的排气固结,施工后期为土的排水固结;压实度的控制对高填方工程至关重要;该研究成果丰富了黄土高填方地基沉降变形的计算理论,为黄土高填方工后沉降和湿陷性沉降的研究提供了理论依据,并对黄土高填方工程的施工及工后沉降控制具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

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。     

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。     

季冻区湿地软土地基固结变形特性研究

为了研究季冻区湿地软土地基的固结变形特性及其影响因素,在提出季冻区湿地软土地基现场监测方案的基础上,对路堤填土荷载作用下软土地基固结变形特性和加载条件、软土地基处理方法、地层条件、温度变化、时间效应等的相关性进行分析研究。监测结果证明:虽然湿地软土层不厚,但软土的沉降量占全部沉降量的80%以上,在整个冬季,负温对软土地基的固结沉降有一定的影响,主要表现在中央分隔带和路肩软土地基的沉降过程出现一定的差异;软土地基的侧向位移基本上是随荷载的增加而增大,最大位移深度随软土层厚度的增加而增大,冬季软土地基冻结的过程中,在冻结深度范围内软土地基出现反向的侧向位移;整个冬季软土地基孔隙水压力均有不同程度的消散,根据沉降和孔隙水压力监测结果得出,袋装砂井更适合于季冻区湿地软土地基的工程治理措施;试验段冻结深度随时间的变化,最大冻深小于2.8m,在一月底至二月初期间;路堤填土冻结的过程中,靠近中央分隔带处的土压力逐渐减小,而靠近路堤边坡处的土压力逐渐增大。研究成果可为季冻区湿地软土地基固结沉降分析计算及设计提供参考依据。     

吕梁机场黄土高填方地基工后沉降时空规律分析

以吕梁机场高填方地基工后沉降监测结果为基础,对原地基及填筑体的工后沉降组分和产生不均匀沉降的原因进行了深入分析;量化分析了填土高度、填土速率、地基综合压实度、时间等因素对高填方工后沉降的影响,提出了基于应变速率的工后沉降递推分析法。结果表明：减小填土速率、适当增大地基综合压实度和降低填土高度都是减小工后沉降的有效措施,采用递推分析法,更能够近似描述施工工艺对工后沉降的影响。     

基于HSS模型隧道近接群桩基础施工影响分析

依托盾构隧道近接侧穿群桩工程建立三维数值分析模型,土体采用小应变硬化(HSS)模型,参数取值借鉴已有研究成果并根据监测位移数据反演,同时考虑土体开挖、衬砌拼装以及盾尾同步注浆等一系列施工工艺措施,并将模拟结果与监测数据进行对比验证,研究了不同工况下地表沉降的形态分布、群桩桩基变形及基桩结构受力,同时考虑地表位移对等代层厚度的敏感性。结果表明:HSS模型能有效预测隧道近接侧穿高架桥桩引起的变形,模拟结果与监测值较吻合; 隧道开挖引起土相对桩产生了滑移,地表沉降及桩身竖向位移在中心线前后各1D(D为管片外径)范围内随推进步数的增加而不断增大,且增加幅度明显减小; 两线推进地表沉降具有叠加效应,最大沉降量增幅达76.8%; 隧道与基桩水平距离越近,引起基桩沉降变化越大,两线推进基桩桩顶沉降增幅达134%; 群桩中各排桩的水平位移变化趋势基本相同,且同排桩的水平位移值相差不大,由于群桩遮挡效应,水平位移值由大到小依次为前排桩、中排桩、后排桩; 桩身水平位移主要在盾构中轴线2.5D范围内,桩身最大水平位移均出现在隧道中轴线附近; 群桩中同排桩桩身附加弯矩及附加轴力沿桩身分布规律相同,桩身最终附加受力与其距离隧道远近有关; 随着注浆充率β的增大,等代层厚度及地表沉降呈线性减小; 穿越段采取的施工工艺方案是有效的,经估算附加弯矩及轴力对桩基承载力的影响在容许范围内。     

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.     

Influencing factors and control measures of excavation on adjacent bridge foundation based on analytic hierarchy process and finite element method

Many uncertain factors in the excavation process may lead to excessive lateral displacement or over-limited internal force of the piles, as well as inordinate settlement of soil surrounding the existing bridge foundation. Safety control is pivotal to ensuring the safety of adjacent structures. In this paper, an innovative method is proposed that combines an analytic hierarchy process (AHP) with a finite element method (FEM) to reveal the potential impact risk of uncertain factors on the surrounding environment. The AHP was adopted to determine key influencing factors based on the weight of each influencing factor. The FEM was used to quantify the impact of the key influencing factors on the surrounding environment. In terms of the AHP, the index system of uncertain factors was established based on an engineering investigation. A matrix comparing the lower index layer to the upper index layer, and the weight of each influencing factor, were calculated. It was found that the excavation depth and the distance between the foundation pit and the bridge foundation were fundamental factors. For the FEM, the FE baseline model was calibrated based on the case of no bridge surrounding the foundation pit. The consistency between the monitoring data and the numerical simulation data for a ground settlement was analyzed. FE simulations were then conducted to quantitatively analyze the degree of influence of the key influencing factors on the bridge foundation. Furthermore, the lateral displacement of the bridge pile foundation, the internal force of the piles, and the settlement of the soil surrounding the pile foundation were emphatically analyzed. The most hazardous construction condition was also determined. Finally, two safety control measures for increasing the numbers of support levels and the rooted depths of the enclosure structure were suggested. A novel method for combining AHP with FEM can be used to determine the key influencing aspects among many uncertain factors during a construction, which can provide some beneficial references for engineering design and construction.     

某倾斜建筑物支护控制方法

某教学楼采用毛石条形基础,由于该建筑物处于坡地与冲沟相接地段,地基土东硬西软,导致建筑物产生不均匀沉降,建筑物向西部产生滑移,墙体出现多处裂缝。为防止变形继续发展,采用抗滑桩、冠梁控制建筑物的滑移和压力注浆控制建筑物的侧向稳定的联合支护控制方法,使建筑物沉降、滑移趋于稳定,保证了建筑物能够继续正常使用。     

盾构隧道施工对邻近混凝土框架结构的影响分析

基于盾构施工对地层影响规律和现场实测资料,对因隧道下穿混凝土框架结构的变形、受力及其抵抗差异变形的能力进行了分析。研究表明:框架结构基础沉降较大的柱体承受上部荷载会减小,甚至出现拉力状况,相邻柱的轴压力和弯矩增大,横梁弯矩增大;对于老旧建筑物,配筋较少,对差异变形敏感,抵抗差异变形能力差;通过数值模拟计算得出不同工况下差异沉降,当单柱总沉降小于2 mm,差异沉降率小于0.35 mm/m时,盾构施工对建筑物影响较小,安全风险可控,并以此为安全风险控制指标指导施工;工程现场实测单柱最大沉降1.14 mm,柱间差异沉降斜率为0.06~0.29 mm/m,二者均在风险控制指标范围内,地铁下穿过程中框架结构稳定性保持良好。     

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。     

吕梁民用机场高填方地段总沉降量估算与分析

针对吕梁机场高填方岩土工程技术问题进行了地基总沉降量估算与分析,介绍了用于沉降计算的常用方法,并进行了剖析,对高填方沉降变形规律进行了总结,以指导该机场项目施工。