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劲芯水泥土桩是一种软土地基处理的新方法,近年来已成功应用于公路、铁路路基处理工程中。然而由于人们对其承载路堤的失稳破坏机制认识不足,无法正确指导设计。采用反映桩体材料破坏后特征的应变软化模型,模拟劲芯水泥土桩承载路堤失稳破坏1g模型试验,通过分析路堤失稳破坏过程中桩体塑性区的开展和桩身受力的变化情况,研究了桩体的破坏顺序及其破坏模式。结果表明：路堤失稳过程中,劲芯水泥土桩并非同时发生破坏,路面正下方桩体首先发生受压破坏,坡面下方桩体自坡脚至坡肩依次发生弯剪破坏;由于桩体的存在,路基中滑动面并非完全穿过桩体破坏位置。基于桩体破坏顺序、破坏模式、受力情况变化,以及荷载传递规律,阐释了劲芯水泥土桩承载路堤渐进式失稳破坏机制。采用现行规范中基于残余强度的柔性桩处理方法,计算的安全系数与试验结果较为接近,但其适用性还需做进一步研究。 相似文献
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为了分析素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形特征和失稳破坏机制,建立了3组不同桩间距的素混凝土桩复合地基支承路堤离心试验模型及其数值模型。结果表明：在路堤填土自重、轨道和车辆荷载作用下,改变桩间距对素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形、桩体应变、加筋垫层和桩体破坏模式具有显著的影响;当桩间距不大于4倍桩径时,加筋垫层整体基本保持完好,路堤下素混凝土桩复合地基沉降能逐渐趋于稳定,而桩间距达到6倍桩径后,桩顶刺穿加筋垫层,加筋垫层对桩土变形协调和传递荷载作用失效,素混凝土桩复合地基支承路堤沉降持续增大;当桩间距达到4倍桩径时,素混凝土桩最大应变值发生随上部荷载的增大反而减小的突变现象,最靠近坡脚的素混凝土桩最先产生弯曲破坏而不是剪切破坏,当桩间距增大至6倍桩径时,桩体弯曲破坏逐渐往路堤中心方向发展。 相似文献
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在劲芯水泥土桩承载路堤的工程应用中,芯桩比外桩短的情况比较普遍。但是,人们对短芯劲芯水泥土桩承载路堤的桩体破坏模式和失稳破坏机理的认识较为欠缺,无法合理评价路堤的稳定性。鉴于此,本文通过室内模型试验,开展短芯劲芯水泥土桩承载路堤失稳破坏模式研究。通过监测芯桩导电通路变化、芯桩桩身应变和桩土竖向应力,并结合PIV技术,综合分析桩体渐进式破坏模式和路堤整体失稳规律。研究结果表明,在路堤顶面下,荷载主要由芯桩承担,并随着超载增加,芯桩外桩荷载分担作用减小,但路堤失稳后芯桩仍具有一定荷载分担作用。在路堤失稳破坏过程中,路堤下桩体表现出受压破坏且芯桩底部局部鼓胀破坏,坡面下桩体表现出压弯和拉弯破坏模式,地基滑动面并不完全穿过桩体破坏位置。 相似文献
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为明确填方路堤荷载下强夯碎石墩的变形特征与其路堤稳定性的内在关联,针对“山地型”软土地区某高速铁路车站高填方路堤的失稳破坏现象,基于现场实测数据和三维数值分析模型,着重研究了不同位置强夯碎石墩墩体的鼓胀变形与侧向弯曲变形规律,并定义墩体鼓胀率和最大侧向弯曲值对其变形特征予以描述。研究结果表明:路堤荷载作用下不同位置的强夯碎石墩发生不同程度的鼓胀变形和侧向弯曲变形,其中鼓胀变形主要由上覆路堤荷载所产生的压缩鼓胀和路堤侧滑所产生的滑动剪切鼓胀所组成,且其最大鼓胀变形区域集中在距桩端1~2倍桩直径范围内;位于强夯碎石墩复合地基潜在滑裂面剪入口附近墩体的鼓胀率最大(0.75%),约为路堤中心处墩体鼓胀率的1.5倍,表明该处以滑动剪切鼓胀变形为主。沿路堤中心线向外不同位置的强夯碎石墩墩体的最大侧向弯曲变形的发展规律近似呈三段线模式,其中潜在滑裂面剪入口附近的17#墩体为其侧向弯曲变形开始陡增的拐点,表明17#与其附近墩体为控制路堤侧向变形与稳定的关键构件。路堤填筑过程中所出现数条裂缝的原因可能在于强夯碎石墩的剪切破坏而致使路堤出现整体滑移所引起的,建议在采用散体材料桩复合地基处治“山地型”软弱地基时,应配合其他加固措施以确保填方路堤的整体稳定性。 相似文献
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采用土工格室加筋垫层提高软土地基上填方路堤的稳定性已得到认可,但其破坏模式和稳定性分析方法仍未取得共识。作者通过室内物理模拟试验,识别软土地基上无筋垫层路堤、土工格栅加筋垫层路堤和土工格室加筋垫层路堤的失效模式,并在此基础上探讨土工格室加筋垫层路堤的稳定性和临界填筑高度分析方法。研究结果表明:软土地基上无筋垫层路堤和土工格栅加筋垫层路堤发生穿过垫层的圆弧滑动破坏;土工格室加筋垫层路堤呈整体破坏模式,滑动面虽呈似圆弧状但未穿过加筋垫层,破裂面在软土地基中形成和发展,而且位置更深。在识别破坏模式的基础上,通过土工格室加筋垫层的工作机理分析,提出了软土地基上土工格室加筋垫层路堤稳定性和临界填筑高度分析方法。 相似文献
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《岩土力学》2017,(11):3187-3196
水泥土桩是软土边坡常用的一种较经济的加固结构,但目前对水泥土桩加固边坡的变形破坏特性和抗滑机制认识不清,相应的稳定性评价理论研究较少。建立了一边坡模型,运用有限元分析了离散水泥土桩加固边坡的变形破坏特性,结果发现边坡失稳时,桩-土之间由于变形不协调而产生塑性滑移,强度和刚度都较大的水泥土桩呈S型挠曲变形而发生弯折破坏,未能有效发挥设计要求的抗滑能力,加固边坡最后形成贯通的剪切滑动带而非滑动面。提出了水泥土剪力墙的概念,通过有限元模拟发现,采用水泥土剪力墙加固边坡,因墙-土界面摩擦力的作用,下滑力在剪力墙和边坡滑体之间得到调整,最终促使加固边坡产生整体剪切破坏,有效发挥了剪力墙的抗滑能力。通过桩土复合结构的水平推剪模型试验,验证了数值模拟结果的合理性。 相似文献
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软土地基上填筑高路堤常常面临地基承载力不足、沉降和不均匀沉降过大等问题。桩承式加筋路堤能够有效地解决这些难题。通过理论分析和有限元数值模拟,研究了路堤填土-加筋材料-桩体-桩间土之间的相互作用机理,讨论了路堤填土中的土拱效率、桩体效率、路堤底面差异沉降和筋材拉力的变化规律。研究结果表明,填土中的土拱效应和筋材张力膜效应能够有效地提高桩体效率,防止软土屈服;筋材内部拉力呈非线性分布,桩顶边缘处筋材拉力最大。 相似文献
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通过对复合地基加固路堤稳定性的极限平衡法和有限单元法的计算结果进行对比分析,揭示出当路堤的稳定性由复合地基决定时,极限平衡法和有限单元法的计算结果存在较大差异。应用岩土有限元软件Plaxis中的强度折减法可得到合理的路堤稳定性分析结果。对复合地基中桩体破坏模式的分析认为,桩体发生非剪断破坏之外的弯曲、转动、拉伸等破坏模式是极限平衡法与有限单元法计算结果产生差异的根本原因。由此进一步指出,当处理存在土与结构物相互作用的边坡稳定问题时,极限平衡法的分析结果可能会高估了边坡的稳定性,应慎重判别其合理性。 相似文献
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桩承式路堤土拱效应有限元研究 总被引：4，自引：1，他引：3
路堤下设置的带承台桩,除了承担承台上方的填土重量外,通过土拱效应还承担桩间土上方的部分重量。将填土重量的大部分传递到地基深部,既增加了路基的稳定性,又减小了路基的沉降。上海国际赛车场建造在软土地基上,为了满足工程需要,除使用了EPS轻质填筑材料外,还在填筑高度较高的地段采用了桩承式路堤作为地基加固方式。为了深入研究土拱效应的工作机制,对上海国际赛车场路堤桩的承台与承台间土压力分布进行了原位测试,并结合实际工况进行有限元分析。结果表明：除了承台上方的土压力相对承台间土有应力集中现象外,承台边缘相对承台中部也有应力集中现象。对EPS的加入和桩体性质的各项参数对于土拱效应产生的影响进行了分析。 相似文献
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为研究路基疏桩补偿软土地基的协配机制, 本文提出了疏桩补偿软土地基协力概念模型, 借助Mathematica软件进一步阐明了软土地基临界荷载的边载坡率和硬壳层关联机制, 通过理论分析建立了基于软土地基临界荷载的路基疏桩协力的疏桩承载力检算方法。疏桩间距与桩长协配设计实例分析, 不仅验证了路基疏桩补偿软土地基协力基桩承载力检算方法的可行性, 并揭示了疏桩路基坡趾被动区稳定不利地貌加剧失稳的破坏机制。研究结果表明, 提出的协力概念模型和基桩承载力检算方法具有较好的适用性, 同时阐明了超载预压方案慎用的必要性, 强调了控制路基填筑加载速率的重要性。 相似文献
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为合理计算路堤荷载作用下刚性桩复合地基沉降,考虑路基填土中的土拱效应以及路堤-地基加固区竖向荷载传递的耦合特征,基于填土中内、外土柱界面摩阻力系数随深度线性发挥模式以及复合地基中桩土相对位移模式与桩侧摩阻力系数分布模式,采用微元体静力平衡原理,并考虑路堤-加固区-下卧层之间的应力连续与变形协调条件,推导出了路堤下刚性桩复合地基的桩土应力比、桩土沉降差、加固区沉降量的计算公式,定量反映了路基填高、填土及软土地基的黏聚力和内摩擦角、桩长、桩径、桩间距等多个主要因素。实例分析表明,加固区沉降量的计算值与实测值误差一般不超过15%;桩长对加固区沉降呈非线性影响;面积置换率、地基土内摩擦角与黏聚力对加固区沉降均具有线性的负相关影响特征,且沉降量受内摩擦角影响比黏聚力更敏感。 相似文献
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《岩土力学》2017,(12):3410-3418
通过分析室内模型试验和数值模拟成果发现,随着荷载的不断增加,大桩帽刚性短桩桩帽下地基土体最终发生侧向整体剪切滑移破坏,而下部桩体则发生向下刺入破坏。据此,提出了一种滑块位移法分析桩帽下地基土体的荷载-位移关系,而下部桩体的荷载-位移关系则采用荷载传递法进行分析。然后,基于上、下两部分的位移协调条件,叠加得到大桩帽刚性短桩的荷载-位移关系曲线(P-s曲线)。同时,采用模型试验结果对此方法进行了验证,结果表明,采用此方法得到的P-s曲线与试验结果吻合良好。最后,利用本文计算模型分析了不同的帽桩直径比D/d以及桩长与桩帽直径比L/D对大桩帽刚性短桩承载力的影响,结果表明,在软土地基中宜采用帽桩直径比D/d2和桩长与桩帽直径比L/D10的带帽桩。 相似文献
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为了得到土质边坡中微型抗滑桩的破坏机制及边坡的破坏模式,通过3组大型物理模型试验对单排与三排微型抗滑桩加固黏性土边坡进行了研究。在加载过程中进行了位移和桩体应变的测量,最后进行开挖观察桩体破坏形态。试验结果表明,三排微型桩具有良好的抗滑效果,其承载力较单排桩提高了51.5%,且允许滑体产生较大位移,有效延缓坡体垮塌,适用于应急抢修工程。边坡会在加桩位置向前产生弧形次生滑面,并与预设滑面贯通;对于三排桩,第3排桩前出现桩土脱空区,坡面产生纵向劈裂缝。桩体变形呈S形,发生弯曲变形引起张拉与压剪破坏,而不是岩质边坡中滑面处的受剪断裂破坏。桩身所受最大弯矩分布于滑面以上,对于三排桩,第1排所受弯矩最大,第3排其次,第2排最小。其研究结果对了解微型桩的抗滑和破坏机制具有参考意义。 相似文献
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针对某原型工程采用的新型气泡轻质填土路基,通过室内相似模型试验和UDEC数值模拟相结合分析的手段,研究该气泡轻质土路基在受载-破坏过程中的变形特征和受力破坏机制,得到了该过程中路基内部的应变变化、应力分布以及沉降变形规律等数据。研究表明：该种气泡轻质土路基在受载-破坏过程中,内部老路基首先发生变形,当荷载达到175 kPa后,中层左侧轻质土路基内部最先发生塑性变形直至破坏;轻质土路基与老路基交接处易受老路基沉降变形与轻质土路基破坏变形的共同作用而产生弯剪破坏裂缝,最终导致路基失稳;该气泡轻质土路基受载-破坏模式是一个由内而外的从弹性变形到塑性屈服,最终发生弯剪破坏的过程,即先局部破坏再整体失稳;纵向上老路基的应力传递比轻质土路基小;一定荷载范围（小于100 kPa）内,路基变形程度与路基深度成反比。 相似文献
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探讨施工期路堤填筑速率对软土路基沉降和稳定性的影响,以某高速公路为例,建立断面模型,对不同路堤填筑情况下的路基沉降进行数值模拟.结果表明,填筑速率越大,沉降速率越大,过快的填筑速率会影响路基的稳定性,但对最终沉降量影响不显著. 相似文献
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《岩土力学》2018,(Z2)
软土广泛分布的山区地质地貌条件复杂,高填方路堤的不均匀沉降和稳定性问题受到广泛关注。针对实际工程中高强预应力混凝土(PHC)管桩的超高填方路堤现场实测研究鲜有报道,为探究PHC管桩软基加固支承高填方路堤的工作性状,对广东某高速公路软基高填方段(30 m)选取一典型断面的3个主要监测点进行现场原位监测,重点研究桩-土荷载、沉降、超孔隙水压力及水平变形等行为。结果表明,填土完成后桩顶沉降基本趋于稳定,桩间土沉降则表现出一定程度的"滞后性",且以该断面填土期约1/4的沉降速率增长并逐渐趋于稳定;最大水平位移分布与分级填筑高陡边坡的平台宽度有关,且并非总是出现在坡脚附近;在最大水平位移区域可能发生"桩土绕流",甚至可能发生管桩的弯曲破坏或整体倾覆。研究成果可为软基高路堤设计提供有益的参考。 相似文献
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隔堤填筑路堤或沿原河堤加宽是高等级公路经常采用的改扩建方式,路堤填筑后对原河堤的稳定性将产生怎样的影响,路堤自身的稳定性及变形破坏具有何特征,是目前沿河公路扩建工程中亟需解决的问题。结合依托工程的现场勘察和室内外试验结果,建立有限元模型,对路堤填筑前后及不同水位渗流条件下原河堤及路堤的稳定性进行了模拟计算和分析。计算结果表明：路堤填筑有利于提高原河堤的稳定性,稳定安全系数可提高约26%;隔堤填筑的路堤受多因素共同作用,容易产生较大的差异沉降,且工后固结时间长、沉降量大,工后沉降达总沉降的35%左右;隔堤填筑的路堤一般仅在远离原河堤一侧边坡发生剪切失稳破坏,渗流对路堤稳定性的影响较小,且不会改变路堤的破坏模式。数值模拟计算可以在工程实施前揭示隔堤填筑路堤的稳定性及变形破坏模式,从而为后一步的工程对策设计提供依据和参考。 相似文献
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粉煤灰桩加固软基特性的室内试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
通过粉煤灰桩的室内模型试验,分析了粉煤灰桩的变形破坏特性,桩土应力的变化规律及其加固软土地基的作用机理,随着荷载的增加,桩间土应力逐渐增大,桩体应力增长较快,达到峰值时桩体屈服,复合地基开始发生破坏,桩体应力下降;桩土应力比随着荷载和时间的变化而变化,并与桩土模量比,桩的长径比有关,在桩基设计时应把桩土应力比作为一个变值来考虑,粉煤灰桩强度较高且透水性好,加固软基时其挤密作用,置换作用和时间效应都 相似文献