江-湖冲积淤泥地区高速公路路基在交通荷载作用下沉降测试与研究
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软土地基桥梁桩基础沉降测试及预测研究的开题报告一、选题背景与意义在工程领域中,桥梁的建设是一个重要的基础设施项目。
桥梁在施工时往往需要建立桩基础来承载桥梁的重量。
然而,软土地基作为一种普遍存在于中国东南沿海和长江流域地区的地基类型,特别容易发生沉降,这就给桥梁的安全性和使用寿命带来了很大的威胁。
因此,对于软土地基桥梁桩基础的沉降测试及预测研究具有非常重要的意义。
二、研究目的本研究旨在通过对软土地基桥梁桩基础的沉降测试以及了解其相关因素,分析其沉降机理,并针对其进行可靠的预测和管控。
三、研究内容1. 桥梁桩基础的设计原理2. 软土地基的性质及其桥梁桩基础的设计特点3. 沉降测试的原理和方法4. 沉降机理的分析5. 模拟软土地基桥梁桩基础的沉降检测和预测研究四、研究方法本研究将采用实际软土地基桥梁桩基础的所在工地为研究样本测试,并利用数学统计方法进行数据分析。
同时,通过建立数学模型对软土地基桥梁桩基础的沉降进行预测,以分析其沉降特征及影响因素。
五、研究意义与预期结果通过本次研究,可以准确掌握软土地基桥梁桩基础沉降的情况,对其发生沉降的因素进行深入的剖析及评估,从而制定出更为科学合理的沉降控制措施。
同时,也能为软土地基桥梁桩基础的设计提供有价值的理论参考及实践经验。
预期结果如下:1. 确定软土地基桥梁桩基础的主要沉降因素及其特点。
2. 构建软土地基桥梁桩基础沉降的预测模型。
3. 对软土地基桥梁桩基础沉降进行可靠性分析。
4. 为未来类似工程提供可参考的设计建议。
六、研究进展目前,我们已经对软土地基桥梁桩基础的设计进行了深入研究,并通过文献调查及现场实地考察对其桩基础的设计特点和沉降情况进行了初步的分析。
接下来,我们将根据测试结果更新数据分析,并进行进一步的研究和分析。
七、研究计划1. 第一阶段(2022年2月~2022年6月)研究桥梁桩基础的设计原理,了解软土地基的性质及其桥梁桩基础的设计特点。
2. 第二阶段(2022年7月~2022年9月)研究沉降测试的原理和方法,并对样本进行测试。
附件:交通运输厅拟推荐项目情况(一)项目名称:红粘土地区公路修筑关键技术研究申报奖种:科技进步奖主要完成人:万智、孔令伟、万剑平、郭爱国、谈云志、任毅、柏巍、邓强民、秦敏、侯桂荣、刘观仕主要完成单位:湖南省交通科学研究院、中国科学院武汉岩土力学研究所、湖南省郴宁高速公路建设开发有限公司(二)项目名称:山区公路边坡地质灾害危险源识别与灾害预警研究申报奖种:科技进步奖主要完成人:李志勇、陈鉴光、岳志平、盛谦、樊帅、张勇慧、董城、郑祖恩、陈国良、邹芒、高琼、杨大承主要完成单位:湖南省交通科学研究院、湖南省吉怀高速公路建设开发有限公司、中国科学院武汉岩土力学研究所(三)项目名称:基于经济环保的工业废渣复合路面材料综合利用研究与应用申报奖种:科技进步奖主要完成人:黄永强、龚啸、高伏良、吴超凡、陈勇鸿、孙超林、谢文利、孙艳华、蒋康、龙劭一、李飞、黄大成主要完成单位:湖南省交通科学研究院、湖南省娄新高速公路建设开发有限公司、湖南省长湘高速公路建设开发有限公司(四)项目名称:山区高速公路桥隧行车安全保障技术申报奖种:科技进步奖主要完成人:喻泽文、潘晓东、周文主要完成单位:湖南省交通科学研究院、同济大学交通运输工程学院(五)项目名称:服役桥梁损伤诊断方法与无线测试技术申报奖种:科技进步奖主要完成人:宁夏元、胡柏学、于德介、杨春林、曾威、刘克明、罗阳青、黄浩、程军圣、杜召华、蒋鑫、胡尚主要完成单位:湖南省交通科学研究院、湖南大学、长沙金码高科技实业有限公司(六)项目名称:南方冻融边坡灾变机理与预警预报技术研究申报奖种:科技进步奖主要完成人:郑长安、巢万里、黄斌、姜华、唐小富、周利金、曾宪营、冯宇、向俊宇主要完成单位:湖南省交通科学研究院、湖南省大浏高速公路建设开发有限公司(七)项目名称:高速公路路基沉降及其对路面结构的影响研究申报奖种:科技进步奖主要完成人:黄永强、张家生、陈晓斌、蒋康、王晅、李志勇、谢文利、吴超凡、袁铜森、李志、张邦爱、贺春宁主要完成单位:湖南省交通科学研究院、中南大学(八)项目名称:湖南省公路工程招标工程量清单预算和合理定价及控制价编制与审查申报奖种:科技进步奖主要完成人:邹苏华、唐前松、周娣君、罗杏春、唐文英、曹岳嵩、赵华、周勇、刘跃、杨志朴、张允宝、陈珊玲主要完成单位:湖南省交通运输厅交通建设造价管理站、昆明理工大学、昆明海巍科技有限公司、湖南省凤大高速公路建设开发有限公司(九)项目名称:大跨度高低塔混合梁斜拉桥施工与控制关键技术研究申报奖种:科技进步奖主要完成人:陈常松、方联民、颜东煌、裴炳志、欧阳钢、陈璋、涂光亚、万华、丁望星、易壮鹏、林立军、谢臣主要完成单位:湖南路桥建设集团公司、长沙理工大学、湖北省荆岳长江公路大桥建设指挥部、湖北省交通规划设计院(十)项目名称:吉茶高速公路特殊桥隧铺装关键技术研究申报奖种:科技进步奖主要完成人:刘义虎、喻波、王俏、张华、姚志立、龙正聪、范海军、王民、陈仕周、时建刚、张迎春、袁琪主要完成单位:湖南省交通规划勘察设计院、招商局重庆交通科研设计院有限公司、湖南省吉茶高速公路建设开发有限公司、重庆市智翔铺道技术工程有限公司、重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司、湖南省金达工程建设有限公司(十一)项目名称:高速公路新型加筋土结构技术研究与示范工程申报奖种:科技进步奖主要完成人:王维、杨果林、彭勇登、陈全军、黄向京、杜勇立、穆程、刘泽、林伟平、李昀、向贵洪、王祥主要完成单位:湖南省交通规划勘察设计院、中南大学、湖南潭衡高速公路开发有限公司、马克菲尔(长沙)新型支档科技开发有限公司、中南公路建设及养护技术湖南省重点实验室(十二)项目名称:山区高速公路超长连续纵坡行车安全关键技术申报奖种:科技进步奖主要完成人:彭立、李大、徐暘、郑斌、廖军洪、李春杰、马亮、邬洪波、李永汉、关宏信、郑柯、傅立新主要完成单位:湖南省交通规划勘察设计院、四川雅西高速公路有限责任公司、交通运输部公路科学研究院、北京中路安交通科技有限公司(十三)项目名称:旅游公路交通量预测申报奖种:科技进步奖主要完成人:张重禄、彭建国、张文斌、李利华、佘湘耘、陈先义、詹燕、李永汉、刘瑛、蔡平主要完成单位:湖南省交通规划勘察设计院(十四)项目名称:公路建设单位农民工人力资源标准化、信息化远程管理体系建设与研究申报奖种:科技进步奖主要完成人:吴六徕、曾立华、汪小平、任湘川、吕高安、苗杰主要完成单位:湖南省洞新高速公路建设开发有限公司(十五)项目名称:隧道围岩失稳控制理论及施工关键技术申报奖种:科技进步奖主要完成人:罗卫华、杨小礼、李力、范伟、周祁陵、古辉荣、余靖辉、何杰、李杰主要完成单位:湖南省通平高速公路建设开发有限公司、中铁二十五局集团有限公司、中南大学(十六)项目名称:湘江航电枢纽群联合调度关键技术申报奖种:科技进步奖主要完成人:杨锡安、徐国兵、尹剑平、蔡伟民、李延峰、甘茂辉、陈守伦、王建群、万定生、芮钧主要完成单位:湖南湘江航运建设开发有限公司、河海大学(十七)项目名称:高速公路建设工程文档管理模式改革与信息化建设研究申报奖种:科技进步奖主要完成人:宋祖科、吴六徕、梁晓东、黄志康主要完成单位:湖南省洞新高速公路建设开发有限公司、湖南省高速公路管理局、湖南联智桥隧技术有限公司(十八)项目名称:预应力张拉与压浆智能化成套技术及远程监控系统申报奖种:技术发明奖主要完成人:刘柳奇、梁晓东、吴涛、郭大进、张晓冰、谢立新主要完成单位:湖南联智桥隧技术有限公司、交通运输部公路科学研究所、交通运输部工程质量监督局。
沪宁高速公路江苏段路基路面设计概况沪宁高速公路分东、西两段进行测设。
东段位于长江三角洲平原区,地势平坦,河网密布,全段长139.16km。
西段位于太湖平原区及宁镇丘陵区,地势起伏,沟壑岗谷,纵横相间,全段长109.05km。
东、西两段,尤数东段,广泛分布着大量软土层,对路基的稳定及变形影响十分突出,本文就路基路面设计及软土地基路堤设计的有关问题作简要介绍。
1 一般路基设计路基宽26m,为整体式路基,行车道及硬路肩横坡为2%,土路肩横坡为4%。
在填方路基地段,边坡坡度一般为1∶1.5,坡脚设1.0m宽护坡道。
当路基高度>6m时,路基上部6m边坡为1∶1.5,路基下部边坡为1∶1.75,并在坡脚设2m宽护坡道。
坡脚外侧设深0.8m、底宽0.8m的梯形边沟,边沟外缘1.5m为公路用地界。
在挖方路基地段,边沟外坡脚均设有1~2m宽的平台,边坡坡率根据不同的地质构造、土石成份,一般为1∶1~1∶1.5,同时也根据不同的开挖高度分级设置,级与级之间设有平台截水沟,坡顶外侧5m再设地面截水沟,以拦截地表水免于冲刷边坡坡面。
公路用地线一般划在地面截水沟外侧1.5m处。
对无需设置截水沟地段,则划在坡顶以外1.5m处。
路基填土高度问题是东段路基设计任务的重点。
沪宁高速公路处于富饶的长江三角洲平原,土地资源珍贵,经济发达,地价亦高,而路基愈高占地面积愈多。
因此,路基的高低对降低沪宁高速公路造价有着十分突出的意义。
沿线土源缺乏,解决高路基的土方则需一笔可观的费用。
然而降低路基高度谈何容易,在人口稠密、河网密布、桥多通道多的条件下,降低路基高度面临许多困难。
初设中经过反复细致的工作,借鉴已建成的几条高速公路的经验,采取相应措施,最终将路基平均高度降低到3.6m。
这比“工可”的平均高度5m则迈出一大步,为节约土地、降低工程造价取得可喜的成果。
西段属平原和丘陵区,地形起伏较大,因此路基填挖变换频繁,横断面形式随之多样,有路堤、路堑、半填半挖等形式。
浅谈湖北江南高速公路软土路基处理施工技术摘要:软土路基处治,是公路建设一直面临的难题,尤其是冲击平原,因成因复杂,各种不利地质交叉分布,地质变化极其频繁。
本文将简单介绍该项目软土路基处理的几种方法,并结合项目浅谈施工中的问题处理。
关键词:软土路基处理施工湖北江南高速公路位于长江中游荆江段南岸、洞庭湖区北缘,北依长江,南邻洞庭,东部为广阔的长江冲积平原,西部为巫山、武陵山余脉与江汉平原的过渡带。
区内地貌形态以冲积平原为主,地势开阔平坦,工程区内以冲湖积平原为主,部分相间垄岗地貌,根据地勘资料,项目区域内未见影响基础稳定的构造断裂带、滑坡等不良地质现象,但存在不均匀分布的软土、弱膨胀土,它们分别对路基及边坡工程稳定性具有一定的不良影响。
良好的交通运输条件是经济发展的前提和保障。
在高速公路的建设中,经常会遇到各类地质情况,软土地基就是其中之一,由于土质松软,含水量大,承重力小,加之项目区雨水丰沛,对路基危害极大。
为确保路基和结构物台背安全,必须对软土路基进行特殊的处理。
1、软土路基处理的主要方法软土路基处治一直是公路施工的一个难点,但是随着技术的不断发展,新材料的不断涌现,以及实际经验的积累,现在已经有一些比较好的处理方法。
从处治的原理和效果看,一般分为改变路基结构、排水加固、强夯法等几种处理方式,下面具体介绍:1.1 加筋法这是一种使用新材料加固的方法,施工中添加一些土工合成材料,加强强度,减小形变,而且土工合成材料一般有较好的抗老化性能和抗腐蚀性能。
常用的有上工织物和塑料格栅等,它们的伸长率都大于4%,可以埋在土层中。
加筋法简单说就是这些土工合成材料和路基土一起构成一层加筋土层,这层土的强度很大,完全满足路基需要。
这样就很好的避免了软土强度不够的问题。
通常可以用来加固路堤和处理软弱土质,效果非常好,不过合成材料的使用可能会增加成本。
施工中添加了土工织物还可以有效减少完工后的沉降问题。
1.2 排水板+等载预压软土土质较为软弱,主要的原因就是土壤含水量大,尤其项目所在地为冲击平原,雨量丰沛,施工区内河流密布,且水位较低,难以排出。
沪宁高速公路江苏段软基工程案例处理沪宁高速公路江苏段软土地基综合处理技术研究和实践摘要:本文着重介绍了依据试验路段和评估的成果,运用更切实际的沉降计算方法,优化软基处理,优化路基施工,用动态控制法确定铺筑路面的时间,科学安排施工,有效的减少工后沉降,使全线软基路段满足设计稳定要求,达到了缩短工期、提高工程质量之目的,为全线一次建成和提前通车提供了保证,并取得节省工程费5000万元的经济效益。
关键词:沉降压缩超固结1 概述沪宁高速公路横贯经济发达的长江三角洲地区,连接南京、镇江、常州、无锡、苏州和上海六个大中城市,全长274.08km,江苏段248.21km,属国家重点工程,江苏省列为“第一位工程”。
沿线大部分地区为河相、海相冲积平原,分布有大量的淤泥质粘土,地质情况复杂,有软土的地段长约92.29km,主要分布在苏州至丹阳地区内(A至E五个大标段)。
沿线软土层厚薄不均,最厚大于30m,一般在6~15m,占A至E标段长度的48%,占江苏段全长的37.2%。
是目前全国建成的高速公路中,软土地基线路最长的一条。
全线平均填土高度3.7m,最高达10m以上,设计估算最大沉降量达150cm,一般在35~60cm。
高速公路对地基要求甚高,在使用年限内国内外一般规定路面的工后沉降量应控制小于30cm,桥头路堤应小于10cm。
80年代,中日合作对沪宁高速公路进行可行性研究,所提出的报告针对全线软基分布广、路堤高给工程带来的问题将是沉降及固结速度问题。
建议对路面实施分期铺筑,以实现最后铺筑正式路面时,能满足允许工后沉降量的要求。
为此,江苏省高速公路建设指挥部特拟订了《沪宁高速公路软基综合处理技术研究》项目分别与河海大学、南京水利科学研究院土工所合作,以便达到验证、完善设计、指导施工、提高工程质量之目的。
2 全线软土的工程特性2.1 基本情况全线土层主要为亚粘土层,淤泥质粘性土层,亚砂土层,粘土层和粉砂层等层组成。
表1列出A至E五个大标段代表性土层分层钻孔资料,可见各标段软土位置及厚度变化规律:其中A标的最大含水量超过50%,淤泥质土层出现在深度30m 左右范围内;B标的含水量大多小于35%,几乎没有淤泥质土;C标最大含水量达60%~70%,淤泥质土大多在表层2m以下20m范围内;D标含水量大多小于45%,淤泥质土在表层5~12m深度内;E标土层中含多层粉土间夹薄淤泥质土层,其中薄层淤泥质土含水量一般在30%~40%。
某公路软基处理施工及质量控制摘要:本文对省道改造工程的软基处理施工进行分析,探讨其施工质量有效的控制方法,并对有关控制措施加以阐述。
关键词:软基处理工程、质量控制、施工方法。
一、概述一大批省道沿江公路工程的建设完成,不仅给城市面貌带来了翻天覆地的变化,同时对当地经济发展也起到了巨大的推动作用,其道路工程质量控制的好坏将直接影响到地区的经济发展。
1、工程概况省道改造工程目属于旧路加宽工程,路线平面基本上是沿着旧路的两边进行布线。
工程线路全长1510m,有桥梁2座。
全线采用整体式路基,工程造价约1600万元。
路线平面、纵断面线形按平原做丘区公路的标准设计,行车速度100km/h,鉴于此扩建工程兼有城市道路功能,所以路基、路面、桥涵等构造物的设计采用了一级公路的标准。
路基宽度35m,为双向4车道。
其中:路中间分隔带3.5m,机动车道2×3×3.75m,非机动车道2×3.5m,加宽路肩2×0.5m。
路幅规格尺寸按城市道路的形式布置。
由于本公路工程要经过较大量的软土地基约900m,所以我们把软土路基超限沉陷作为工程的主要质量问题加以处理。
(图1)二、地质情况因该工程地质条件比较复杂多变,路线所经地带属珠江三角洲冲积平原,沿线水系河沟发达,地表水河道发育,水网密布,河水受潮水顶托明显。
其中软土分布广泛,给公路建设和人工构造物带来较大的影响及隐患;在交通荷载作用下,常使道路沉降变形。
沿线地层自上而下分别为:人工填土层1—2m、冲积层(含淤泥)6—11m,残积层及侏罗系沉积岩等。
根据地质钻探和勘测调查,沿线路基普遍分布有厚度不一的淤泥层,其含水量高达73%以上,孔隙比大于1.5-2.05,压缩性高,凝聚力小,固结系数小,抗剪强度低,有一定的触变性和流动性,从而使路基容易产生严重不均匀沉降及地基破坏,这对公路基础的稳定以及道路行车性能影响较大;因此,必须采取措施对这些不良的地基进行加固处理。
第24卷 增2岩石力学与工程学报 Vol.24 Supp.22005年11月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov .,2005收稿日期:2005–06–21;修回日期:2005–09–27作者简介:高玉峰(1966–),男,博士,1999年于浙江大学土木工程系岩土工程专业获博士学位,现任教授、博士生导师,主要从事土动力学与地基处理方面的研究。
E-mail :yfgao66@ 。
车辆荷载作用下公路软基沉降的拟静力计算方法研究高玉峰,黎 冰,刘汉龙(河海大学 岩土工程研究所,江苏 南京 210098)摘要:基于车辆动荷载的特点和我国车辆普遍超载的现状,将车辆动荷载等效简化为静荷载,并假定了简化后等效静荷载的3种分布形式:集中分布、矩形分布和带状分布。
依据Boussinesq 解答和Flamant 解答推导出3种分布形式下的计算公式,再应用分层总和法计算车辆动荷载作用下公路软土地基的沉降量。
以沪宁高速公路4个断面为例,应用拟静力法研究了3种荷载分布形式下车辆动荷载对高速公路软土地基沉降的影响,研究结果表明:由超重车辆引起的地基沉降量可以达到厘米量级,车辆荷载的影响深度大约在12 m 范围以内。
关键词:公路工程;车辆荷载;公路;软土地基;沉降;拟静力法中图分类号:U 416 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2005)增2–5470–08STUDY ON QUASI-STATIC SETTLEMENT COMPUTATION METHOD OF HIGHWAY IN SOFT GROUND INDUCED BY VEHICLE LOADSGAO Yu-feng ,LI Bing ,LIU Han-long(Research Institute of Geotechnical Engineering ,Hohai University ,Nanjing 210098,China )Abstract :Based on the characteristic of vehicle loads and the actuality of over loading of most vehicles in China ,vehicle loads are simplified as equivalent static load which was assumed as three kinds of distribution forms : concentrated distribution ,rectangle distribution and zonal distribution ;and their computational formula were educed respectively by using Boussinesq and Flamant answers. And then the lay wise summation method was applied to calculate the settlement of highway in soft ground induced by super-heavy vehicle loads. By applying the quasi-static method ,the influence of settlement of highway on the soft ground induced by super-heavy vehicle loads performed on four sections of Shanghai-Nanjing highway were studied in the three different distribution forms of vehicle loads ,which indicate that the settlement can reach to several centimeters and the depth influenced by super-heavy vehicle loads is about 7.1-11.9 m.Key words :highway engineering ;vehicle loads ;highway ;soft ground ;settlement ;quasi-static method1 引 言文[1]明确提出,车辆等动荷载对地基变形的影响可以忽略不计。
第四章地面沉降、滑坡、岩溶塌陷灾害与防治4.1 地面沉降灾害防治一、地面沉降的定义:指地层在各种因素的作用下,造成地层压密变形或下沉,从而引起区域性的地面标高下降。
二、地面沉降的原因:(1)自然因素:①新构造运动以及地震、火山活动引起的地面沉降;②海平面上升导致地面的相对下降(沿海);③土层的天然固结(次固结土在自重压密下的固结作用)。
自然因素所形成的地面沉降范围大,速率小。
自然因素主要是构造升降运动以及地震、火山活动等一般情况下,把自然因素引起的地而沉降归属于地壳形变或钩造运动的范畴,作为一种自然动力现象加以研究。
(2)人为因素:①抽汲地下气、液体引起的地面沉降。
抽取地下水而引起的地面沉降,是地面沉降现象中发育最普通、危害性最严重的一类;②大面积地面堆载引起的地面沉降;③大范围密集建筑群天然地基或桩基持力层大面积整体性沉降——工程性地面沉降。
人为因素引起的地面沉降一般范围较小,但速率和幅度比较大。
人为因素主要是开采地下水和油气资源以及局部性增加荷载。
将人为因素引起的地面沉降归属于地质灾害现象进行研究和防治。
三、地面沉降的成因机制和形成条件(一)地面沉降的成因机制由于地面沉降的影响巨大,因此早就引起了各国政府和研究人员的密切注意。
早期研究者曾提出一些不同的观点,如新构造运功说、地层收缩说和自然压缩说、地面动静荷载说、区域性海平面上升说等。
大量的研究证明,过量开采地下水是地面沉降的外部原因,中等、高压缩性粘土层和承压含水层的存在则是地面沉降的内因。
因而多数人认为沉降是由于过量开采地下水、石油和天然气、卤水以及高大建筑物的超量荷载等引起的。
在孔隙水承压含水层中,抽取地下水所引起的承压水位的降低,必然要使含水层本身及其上、下相对隔水层中的孔隙水压力随之而减小。
根据有效应力原理可知,土中由覆盖层荷载引起的总应力是山孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的。
由水承担的部分称为孔隙水压力(p w),它不能引起土层的压密,故义称为中性压力;而由土颗粒骨架承担的部分能够直接造成上层的压密,故称为有效应力(p s);二者之和等干总应力。
珠江三角洲地面沉降灾害类型特征与成因[权威资料] 珠江三角洲地面沉降灾害类型特征与成因本文档格式为WORD,感谢你的阅读。
内容摘要:本文根据地面沉降调查过程中的一些经验与体會,概括阐述了珠江三角洲地区地面沉降灾害的类型、分布及其主要特征,对其诱发因素及形成的原因进行分析并提出主要的防治措施。
关键词:软土地下水地面塌陷地面沉降灾害防治1 引言珠江三角洲地区是我国经济最发达的地区之一,在我国区域城市群建设与经济活动中占有举足轻重的作用。
改革开放以来,随着该区经济的快速增长、人口迅猛增加、城市化水平日益提高,人类经济与工程活动对地质环境的作用和影响越来越大,所引发的地质环境问题对人类生存和社會经济可持续发展的影响也越来越突出。
尤其是作为地质环境问题之一的地面沉降灾害问题已直接给地区经济社會发展带来了严重的危害和阻碍。
现结合本人在地面沉降调查过程中的一些经验与体會,谈谈珠江三角洲地区地面沉降灾害的主要类型特征及探讨其形成原因。
2 地面沉降灾害的主要表现类型及分布珠江三角洲地区地面沉降灾害主要包括岩溶地区的地面塌陷灾害及软土分布地区的地面沉降灾害两大类。
珠江三角洲岩溶地区主要分布在三角洲北部,即广州北部的白云区、花都区(称为广花盆地),该地区为大面积岩溶隐伏区,其上覆盖着厚度薄且均匀性差的第四系松散砂土、黏土层等,容易受自然因素及外力作用影响诱发地面塌陷地质灾害;珠江三角洲软土地层分布极为广泛,遍及整个三角洲冲积平原区,其分布厚度具有由三角洲顶端往前缘由薄增厚的特点。
珠江三角洲中部及南部沿海地区软土地层分布厚度大、埋藏浅、沉积形成地质年代新,是珠江三角洲地面沉降灾害发育最为严重的地区。
3 地面沉降灾害类型特征及其形成原因探析3.1岩溶地区地面塌陷沉降灾害地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种动力地质现象。
地面塌陷是珠江三角洲北部广花盆地地区地面沉降地质灾害的主要类型之一。
江\湖冲积淤泥地区高速公路路基在交通荷载作用下沉降测试与研究摘要:在我国的长江三角洲、珠江三角洲、黄河下游、洞庭湖冲积平原区、浙江西湖及钱塘江片区等江、湖冲积淤泥地区,低液限冲积淤泥分布很广,淤泥很容易液化,使淤泥路基呈现很大的沉降。
目前,很少有现场模型试验研究淤泥路基在交通荷载作用下沉降。
因此,本文开发了模拟交通荷载的落锤装置。
通过调整工艺参数,如重量的下降高度,不同类型的交通荷载施加被很好地模拟。
使用该设备,现场测试研究了淤泥地基累积沉降。
研究表明:路基沉降随超孔隙水压力的快速增长而开始,然后趋于稳定,随着负载周期数交通荷载的大小增加而增加。
当负载达到一个阈值,液化发生在淤泥底土。
终止加载后孔隙水压力迅速下降,同时沉降的增加,而一小时后,趋于稳定。
关键词:高速公路、交通荷载;冲积淤泥;路基沉降;1.介绍在我国冲积淤泥分布相当广泛,如长江三角洲、珠江三角洲、洞庭湖冲积平原等江、湖冲积淤泥地区。
近年来很多公路建设不可避免要穿过这些区域。
为了少占耕地,减少载荷作用下引起路基沉降过大,就必须采用低路堤设计方法。
对于具有低堤道路上薄弱地下构造,交通荷载引起的土体变形控制设计是道路建设的一个很很重要的因素。
Fujikawa 和Miura[1]发现交通荷载作用下低路基可能引起大约400-600mm的沉降,这比容许的沉降要大很多。
过大的累积沉降将加速路面板的破坏。
很多研究采用有限元的方法研究循环荷载下路基的沉降。
例如,Abdelkrimetal [2]依靠明确的方程,一般的结构分析方法被提出。
Wichtmann[3]通过大量实验研究了长期循环荷载下颗粒材料的长期累积变形。
然而很少有研究关注使用数值方法模拟循环次数对路基变形的影响。
很多明确的方法被提出用来预测在重复荷载作用下路基的变形。
其中有Moni smith [4]等提出的指数模型。
Chai 和Miura [5]修正了Li–Selig模型并采用该模型计算低路基交通荷载作用下的变形。
试验研究方面,早在1950年就开始了研究[6,7]。
Fujiwara等[8,9]研究了预荷载影响下载重复交通荷载下粘土路基的累积变形。
研究发现该变形与土的孔隙比、固结比及加载时间密切相关。
Huo[10]进行了大规模的模型试验预测循环荷载作用下复合地基的永久变形。
一般来说,大型物理模型试验可提供可靠的结果,可以反映累积沉降的全部行为。
2 现场试验表1展示了场地表层土土力学参数。
其中地下水位为地表下0.6m。
交通荷载模拟装置(FWTLSE)在本文中使用。
本文研究的路面上的车轮负荷分配模型如图1所示。
为了确定FWTLSE的目标参数范围内,FLAC3D程序被用来模拟车辆荷载与高速公路路基的动态响应。
表1表层土土力学参数Table1 Geo-mechanical parameters of subsoil土层(m)液限% 塑限% 含水量% 孔隙比饱和度 C ψ压缩模量MPa0-0.6 25 7.4 17.6 0.602 0.78 31.8 22.9 7.450.6-10 27 9.8 18.9 0.603 1.00 26.6 20.5 15.86图1路面上的车轮负荷分配模型。
3 试验及模拟结果3.1垂直应力对轮间隙中点下地基时程曲线在轮间隙的中心下面的自然地面的垂直应力响应曲线如图 2 所示。
在接地表面上的垂直应力是施加的两个轮子,是道路上行驶的卡车一个轮组的一部分应力。
由于不同位置,轮间隙的中心下的垂直应力是最大的。
从图2中可以看出。
路堤的高度具有在天然地基表面上的垂直应力有很大的影响。
当路堤高度为0米,垂直应力约为22kPa。
当路堤的高度是0.8米或1.5米,垂直应力分别减小到7.8 kPa或5.6 kPa。
图2垂直应力对轮间隙中点下地基时程曲线3.2 超孔压模拟重复车辆荷载施加诱发土体超孔隙水压力。
同时,超孔隙水压力会导致淤泥地基的液化。
在测试现场,底土的表面层是60cm厚的不饱和硬壳。
这表明,底土已被液化。
在大多数情况下,最初过量的孔隙水压力呈线性负载的周期数增大,那么孔隙压力积累的速率逐渐变得较慢。
然而,在某些情况下,一定量的孔压载荷产生的主要原因是超静水压随着加载周期数的测量曲线差异而逐渐减小的,超孔隙水压力的发展和耗散同时发生在加载的过程。
图3超孔隙水压力随负载周期数的发展3.3 累积沉降通车后,孔隙水压力在地下的发展和消散同步进行。
孔隙水压力的消散导致累积沉降。
加载过程中和结束后,于底土安装FWTLSE激光位移传感器测量变形。
图4显示10cm的下落距离的情况下沉降随终止加载后不同时间的变化情况。
可以看出该曲线的特征时间图与图4中所示一致。
图4终止加载后沉降的发展随着时间的变化图5给出了出了加载周期在加载过程中的变化情况。
在大多数情况下,强烈的累积沉降增加是与循环载荷次数密切相关的,沉降积累率变化在测试高度h =5cm处逐渐变慢。
累积增加沉降在加载次数N>1500时的变化情况可从一些不确定因素上分析,如土体的不均匀性等因素。
在一般情况下,图5揭示了较大的试验距离造就了较大的累积沉降。
加载循环次数越大测试高度越大产生越大的累积沉降。
图.5 不同测试高度下沉降发展与加载周期变化情况。
3.4 测试与模拟结果比较图6显示原位试验和数值模拟的累积沉降的比较。
可以看出,荷载循环数原位测试累积沉降的趋势与计算的结果一致。
一般情况下,计算出的沉降发展过程中循环加载的初期阶段比测量更快。
特别是,当下降距离为10cm时,该差异是明显的。
在循环载荷的开始测量并计算沉降之间的差异,主要的原因是土体排水部位不一,即土体超孔隙水压力的发展和耗散同时发生在加载的过程。
然而,建立在数值模拟中是使用三轴试验模型的基础上的不排水剪切试验。
事实上,在交通负载引起的孔隙水压力在负孔隙压力的时空分布是复杂的。
超静孔隙水压力的发展和消散是发生在不同的位置。
这使得很难模拟实际模型的情况,从而只反映不排水条件下的累积沉降。
图6 累积沉降计算与实测比较(h=5cm)4 结论(1)对于被测试的土中,当负载周期的幅值超过阈值时,液化发生在淤泥底土。
随着车轮负荷的增加,累积沉降明显增加。
因此,限制车辆超载对减少路基的累积沉降重要。
(2)从数值计算所得的累积沉降和在现场测试显示测量沉降与加载周期数有相同的发展趋势。
然而,计算出的值是在负载的早期阶段稍大,由于经验模型的一些假设限制。
例如,不排水条件被假定在计算中使用的相应模型而原味测试则是一部分排水的条件。
由于本文提出的经验模型的局限性,原位测试能更精确反应累积沉降,而这也是预测经验模型的局限所在。
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