3D numerical study of the performance of geosynthetic-reinforced and pile-supported embankments

Geosynthetic-reinforced and pile-supported (GRPS) systems provide an economic and effective solution for embankments. The load transfer mechanisms are tridimensional ones and depend on the interaction between linked elements, such as piles, soil, and geosynthetics. This paper presents an extensive parametric study using three-dimensional numerical calculations for geosynthetic-reinforced and pile-supported embankments. The numerical analysis is conducted for both cohesive and non-cohesive embankment soils to emphasize the fill soil cohesion effect on the load and settlement efficacy of GRPS embankments. The influence of the embankment height, soft ground elastic modulus, improvement area ratio, geosynthetic tensile stiffness and fill soil properties are also investigated on the arching efficacy, GR membrane efficacy, differential settlement, geosynthetic tension, and settlement reduction performance. The numerical results indicated that the GRPS system shows a good performance for reducing the embankment settlements. The ratio of the embankment height to the pile spacing, subsoil stiffness, and fill soil properties are the most important design parameters to be considered in a GRPS design. The results also suggested that the fill soil cohesion strengthens the soil arching effect, and increases the loading efficacy. However, the soil arching mobilization is not necessarily at the peak state but could be reached at the critical state. Finally, the geosynthetic strains are not uniform along the geosynthetic, and the maximum geosynthetic strain occurs at the pile edge. The geosynthetic deformed shape is a curve that is closer to a circular shape than a parabolic one.     

基于FLAC3D的粉煤灰路堤稳定性分析

路堤稳定性研究一直是公路工程的重点研究内容。为分析粉煤灰路堤的稳定性特征,利用FLAC 3D数值模拟软件,建立了粉煤灰路堤稳定性的数值计算模型,分析了填筑高度和边坡斜率对粉煤灰路堤稳定性的影响规律。研究结果表明:(1)粉煤灰路堤在车辆行驶条件下具有较好的稳定性;(2)路堤填筑高度越高,粉煤灰路堤边坡斜率也应设置越高,建议粉煤灰路堤填筑高度小于8m;(3)通过提高边坡斜率的方法来保证路堤边坡的稳定,但最大边坡斜率不宜超过1.5。     

长短桩组合路堤桩荷载分担规律离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和三维有限元法,探讨路堤荷载下长短桩组合路堤桩的荷载分担规律。共进行4组离心模型试验,得到不同桩长比时长桩和短桩的桩土应力比随分级加载过程的变化曲线,以及相应的长桩和短桩桩身轴力的传递规律。基于离心模型试验的基本参数建立三维有限元模型,采用Gibson地基模拟离心场中软土地基强度沿深度方向逐渐增大的特性。计算结果与离心模型测试结果的对比验证模型建立的合理性;并且进一步研究长短桩组合路堤桩应用于存在持力层时的层状地基中的桩土荷载分担规律。研究结果表明:随着荷载的增加,长桩分担的荷载逐渐增大,而短桩和桩间土分担的荷载逐渐减小,且都趋于稳定值;桩长比越大,长桩分担的荷载越大;存在持力层时的层状地基更有利于长短桩组合路堤桩加固效果的发挥。     

胥溪乾潭镇段堤防生态建设方案研究

为丰富富春江胥溪乾潭镇段旅游内涵,需对乾潭旅游码头进行扩建,将子胥公园湖泊纳入其建设范围,从而涉及该湖泊与胥溪之间的堤防调整。为不影响胥溪的行洪安全,又能使乾潭镇区达到防洪排涝标准,同时能满足码头对泊位和水域宽度的要求,对该段堤防拟定了五个生态建设方案,利用水利模型对各方案进行计算、比较,优选出最佳方案为子胥公园湖泊保留面积50%,并设置9m3/s的排涝泵站。     

桩网复合地基桩土应力比的影响因素分析

简述了桩—网复合地基的工作原理,指出桩土应力比是反映桩—网复合地基工作状态的一个重要参数,也是计算桩—网复合地基承载力和沉降的重要指标,在充分考虑桩—网—土协同作用的基础上,分析了影响桩网复合地基桩土应力比的主要因素,以推广桩—网复合地基的应用。     

浅谈土拱效应的研究与应用

指出土拱效应的研究成果显著,并得到了工程应用的广泛关注。通过对土拱效应理论研究成果的介绍,探讨了其在刚性挡墙、路堤桩以及抗滑桩工程中的实践,对土拱效应的研究与应用具有积极作用。     

高路堤下涵洞垂直土压力研究

依托十漫高速公路高填方涵洞工程,结合现场测试结果,采用理论分析和数值模拟的方法研究了高填方涵洞垂直土压力分布特征和变化规律,并对顾安全垂直土压力理论计算公式进行了修正,得出与现场实测结果更为接近的高路堤下涵洞垂直土压力计算方法。研究结果表明:高填方涵洞涵顶存在垂直土压力集中现象,土压力集中系数随填土高度的增加逐渐增大,当路堤填土达到一定高度后逐渐趋于稳定并略有减小。     

膨胀土填筑公路路堤的物理处治技术

化学改良是以往膨胀土地区筑路研究和倡导(尤其是国外)的主要技术措施,但因工艺复杂、施工设备要求高、不经济而无法推广。我国西部膨胀土地区筑路往往采取弃土换填,造成土地资源浪费、水土流失生态环境破坏,同样导致工程投资大为增加。为此,在实施交通部西部膨胀土项目研究中,以广西南宁–友谊关高速公路为主要依托开展试验,同时总结在不同地区用不同类型和胀缩等级的膨胀土成功修筑多段路堤实体工程的经验,首次提出膨胀土填筑路堤的物理处治技术。通过实体工程现场跟踪监测、室内大型模型试验以及评价膨胀土路用性能的改进试验,对经物理处治后路堤土体含水率的变化、强度以及总体稳定性进行分析评价,论证了这一新技术的合理、有效性。在此基础上总结提出膨胀土路堤物理处治的技术要领及方法供工程参考。     

用FLAC~(2D)分析山区高速公路斜坡路堤地震稳定性

随着我国高速公路网的逐步密集,高烈度区路堤地震稳定性问题越来越突出。FLAC2D软件有强大的岩土体地震反应分析功能,但用其分析路基地震稳定性的文献非常匮乏。以某山区高速公路斜坡路堤为例,介绍采用FLAC2D进行地震分析的方法,着重讨论几何模型建立,边界条件设置,阻尼选取及参数确定,输入地震动合成、修正及转化中应注意的问题。基于此,对路堤进行地震模拟分析,从位移、加速度、动剪应力分布三方面分析其地震稳定性。该方法可为相似工程地震稳定性分析提供参考。     

桥头跳车的成因及防治措施

分析了发生桥头跳车的必然因素和偶然因素,从减少路堤工后沉降和沉降差的处理两方面总结了桥头跳车的防治措施,并提出了防治桥头跳车的新技术,以提高路面质量,保证行车的安全性及舒适性。