鸡爪沟地形软基区高填路基变形规律三维数值模拟
基坑三维弹性地基梁法中m值的确定方法
168科技研究城市道桥与防洪2019年2月第2期D01:10.16799/ki.csdqyfli.2019.02.045基坑三维弹性地基梁法中m值的确定方法赵香山(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：数值分析是预测基坑工程变形响应的重要手段，三维弹性地基梁法是一种简化的基坑工程开挖数值模拟方法，m 值的确定是三维弹性地基梁法的关键。
依托上海地区地铁车站基坑，提出了结合有限元的多目标反分析参数确定理论与算法，以不同开挖工况中基坑长边和短边的围护墙体水平位移作为目标，分析确定肌值。
对基坑开挖施工过程用ABAQUS进行有限元模拟，同时选取AMALGAM算法，利用MATLAB对基坑工程中的土体参数进行反分析。
对比发现，根据基坑开挖前一步实测变形确定的计算参数能够有效预测下一步开挖变形，证实了多目标反分析对后续施工步预测的精确度，并且得到了长寿路车站基坑第二至第六步的m值的反分析结果，可作为基坑工程的借鉴。
关键词：三维弹性地基梁法;基坑工程;数值分析;Pareto最优;变形预测中图分类号：TU473文献标志码：A文章编号:1009-7716(2019)02-0168-050引言近几年城市综合管廊的兴起、地下空间的利用和高层建筑的兴起带来了大量的基坑工程，其中也发生了不少工程事故，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。
除了经济、管理等方面的因素，技术方面的因素在很大程度上是因为对土体性质认识不足。
为了控制环境影响和工程风险，必须合理准确地预测和评估基坑工程的变形特征和大小。
数值分析是一种有效的方法，并且已经在基坑工程中得到大量应用叫围护结构的强度和变形计算是基坑工程设计的关键技术,m法是基坑工程中把挡墙作为弹性梁单元，用土弹簧模拟坑内被动土压力的竖向平面弹性地基梁法。
m法以其计算参数少、模型简单、能模拟分布开挖、能反映被动区土压力与位移的关系等优点而广泛地应用于基坑开挖围护结构受力计算分析中。
对山西省高速公路路基、路面设计若干问题的探讨
Ｑ 黄土
ｃ【ａ ／ ｌ Ｐ １ ６ １ ８
２ ５
（） 。 ２ ４ ２ ３
１ ８
．
ｃ １级湿陷性黄土 ， ） Ｖ ｍ、 应消除 ３ｍ深度 内地基 湿陷性 ， 应设计 １ ０ Ｎ ｍ级强夯处理（ ００ Ｎ ｍ ０ｋ ・ ０ １ ０ ・ ｋ 强夯影响深度 ３ ６ｍ） — ，过高能级要求将带来施工
第 ５ 总第２ ２ 期（ １ 期）
２１ 年 １ ０ １ ０月
山西交通科技
ＳＩ ＸＩ Ｃ Ｅ Ｅ ＆ Ｔ ＨＮ ＩＡＮ Ｉ ＮＣ Ｓ ＥＣ ＯＬＯＧＹ ｏ ＭＭＵＮ Ｃ Ｔ ＯＮＳ ｆ ＣＯ ＩＡ Ｉ
Ｎｏ ５ ．
Ｏｃ． ｔ
对山西省高速公路路基 、 路面设计若干问题的探讨
困难 ， 且也 无此必 要 。 冲击 碾压 影 响深度 小 于 ６ ｍ，并 对行 驶 速度 ０ｃ
若勘测时未取原状土样 ， 本着动态设计原则 ， 应 要求在施工过程中补作相关试验 ，并对高边坡稳定
性进行核验。
１ 土质边 坡绿 化 问题 ０
（ 大于 １ ｍ ｈ 和牵引力有很高要求 ， ０ｋ ／） 因此不应作 为 湿陷性 黄土 的处理 方法 。
制。
黄土挖方边坡坡率应按 山西省多年实践成功的
经验确定为 １： ． ， ０ ５不应规定“ ７ 不缓于 １： ． ” 以 ０ ５， ７
５ 高填路堤的地基处理 填土高度大于 １ Ｉ ０Ｉ 的地基有 以下类型 ： Ｔ
免设计采用过陡坡率而影响边坡稳定性 。
２ 岩石 边坡 坡 率
岩质挖方边坡坡率的稳定性验算通常是没有意
度大于等于 ０ ０ ．。 ９ 般土质地基在高填路基施工过程中地基 固结
浅谈鸡爪地形路基的病害原因及预防措施
浅谈鸡爪地形路基的病害原因及预防措施作者：郭艳丽来源：《中国科技纵横》2015年第10期【摘要】鸡爪地形公路施工技术、病害的预防直接影响到山区高速公路的质量和寿命，本文结合河南林州至长治（省界）高速公路K32+600-K33+400段鸡爪地形施工处治经验，查阅了大量大献，从鸡爪地形的形成，路基通过鸡爪地形造成的主要公路病害，鸡爪地形路基破坏的处理技术等方面系统的阐述了鸡爪地形路基的病害原因、施工技术及预防措施。
【关键词】鸡爪地形地基承载力沉降预防1 鸡爪地形的定义高速公路连续通过相对高差不大，间隔距离不远的山脊和山谷地形，且山脊和山谷在道路横断面方向呈倾斜分布，构成了与鸡爪相似的地貌特征，俗称鸡爪地形。
二脊一谷的称双爪地形，三爪二谷的称三爪地形，多爪多谷的称多爪地形。
2鸡爪地形的形成山体在地壳变化，地震，海啸作用下产生风化、剥离、坍塌、碎落和冲刷，又通过风雨雷电冰冻的反复作用重新堆积组合，构成了鸡爪地形，在漫长的岁月里，在山体的自重的作用下，在植被的保护下，这种地形趋于稳定。
不遇恶劣气侯，不破坏植被，不破坏岩体的自稳能力，这种地形不轻易产生大面积坍塌。
沟谷由于水积，风积，人为堆积及雨水浸泡，动植物腐殖物侵入，土壤成份比较复杂，承载能力较低。
若雨水和地下水排泄不畅，长期积水就够成淤泥和沼泽。
3 路基通过鸡爪地形造成的主要公路病害3.1路基的不均匀沉降路基不均匀沉降主要由两大原因造成，一是主观原因（施工原因），二是客观原因（非施工原因），施工原因只要严格按照施工技术规范作业，严把材料和施工工艺关，加强检测频率，保证施工质量，是可以避免的。
非施工造成的路基不均匀沉降原因比较复杂，处理比较困难，主要表现为路面开裂，路面跳车，一般不会造成道路破坏。
造成的原因有：（1）路基填土厚度不一致，路线经过起伏地形，有挖方，有零填零挖，有填方，填土高度相差悬殊，路基自身的压缩量不一样，填土越高，时间越长，车流量越大，压缩量越大，反之压缩量小。
鸡爪沟地形高填路基变形监控分析
ｖ ｌｃ ｉｎ Ｈ ｉ ｈ ｙ Ａｕ与 ｔ汽 运 ｔｏ ｓ ｇ 公 路 ｔｍｏｉｅ ｗａ ｓ ｏ Ａｐｐ ｉａ
９ ４
第 ３期
２０ ０ ７年 ５月
鸡 爪 沟 地 形 高填 路 基 变 形 监控 分 析
赖 丹娜 ， 廖 玲 蒋能文 ，
１ 工程 地 质 情 况
路 线所 经 地 段位 于川 中丘 陵地 带 ， 为剥 蚀 圆缓
深 丘 地 貌 ， 内常 被 第 四 系 坡 残 积 物 覆 盖 ， 面 高 程 谷 地
２ 变 形 监 测
鸡爪沟 地形路基 变形主要 由路基 的竖 向变形 、 水 平变形 和纵 向不 均匀 变形 组 成 。 由于鸡 爪 沟地 形 软 基 在横 向上厚 度分 布 很不 均 匀 ， 填筑 路基 后 ， 基 的 路 竖 向变形 也会 存在 一 定差 异 ； 上鸡 爪沟 地 形 中“ 加 鸡
螺 ６ ０ ０
４０ ０ ２０ ｏ Ｏ
填筑时间， ｄ
图 ３ Ｇ标 段 试 验 段 路 基 填 筑 过 程
维普资讯
公 路 与 汽 运
总 第 １ ０期 ２ Ｈｉｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ ｏ ｔｖ ｐｌｃ ｔｏ ｓ ｔ ｍｏ ｉｅＡｐ ｉａ ｉｎ
１６ Ｏ ｏ １４ ０ ｏ
ｇ １２ ０ ｏ
９ ５
毒１０ ０ ０ ０ 惺 ８ ０
互 间 隔并 且 连续分 布 。 穿越 鸡 爪沟地 形 的路基 ， 该 特殊地 形 、 质条 受 地 件 的影 响 ， 具 有 高 填 方 路 堤 、 填半 挖 路 堤 的 特 既 半 性， 又具 有软 土路 堤 的特 性 。本 文选 取 某 工 程 Ｇ合 同段 Ｋ５ ＋６ ０ ０ ４ ￣Ｋ５ ＋９ ０路 段进 行鸡 爪沟 地形 路 ０ ０ 基 数值模 拟试 验分 析 。
山区高速公路鸡爪沟地形软土地基处理探讨
桩体 挤 密加 固法 的基本原 理是 通过施 工设备 在 软 土地基 中加入桩 体 ， 体对 软 土 产生 挤 密作 用 并 桩 与 天然 地基 构成 复合 地 基 ， 高 软 土地 基 的整 体 强 提
强夯法 虽然 在实践 中 已被证 实是 一种较 好 的地
形 ； 时 ， 着 超 静 水 压 力 的 逐 渐 消 散 ， 中 有 效 应 同 随 土 力 增大 ， 基 强度逐 步增 强 。 地
在路 堤底两 侧 （ 一 侧 ） 或 填筑 适 当高 度 （ 般 低 一
于 极 限高 度 ） 适 当宽 度 的 护 道 ， 反 压 护 道 垂 直 荷 与 在
工合 成材 料的处 理方 法 具 有 提 高地 基 承 载 力 、 加 增 地基 稳定性 和减 少路堤 底 面不均 匀沉 降的作 用 。
１ １ ５ 反 压 护 道 法 ．．
排水 固结 法 的原 理 是软 土地 基 在荷 载作 用 下 ， 土 中空 隙水慢慢 排 出 ， 隙 比减 少 ， 空 地基 发生 固结变
排水 固结 法常 用于解 决软 土地基 的沉降 和稳定 问题 ， 使地 基 的沉 降在 加 载 预压 期 间基 本 完 成或 可
载 作用下 ， 形成 反 向力 矩 ， 其两 侧地 基被 挤 出隆起 使
的趋势 得 以平衡 ， 而保 证 路堤地 基 的稳定 。 从 反 压护道 的存在 ， 加宽 了荷重 分 布 的宽度 ， 减少 了地基 上 的单 位荷 载 。但 反压 护道 的最 大作 用在 于
汽 运 ｔｏ ｓ Ｈ ｉ ｈ ｙ 路 ｔ ｍｏｉ ｅ ｇ 公 ｗａ ｓ＆ Ａｕ与 ｔｖ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ Ａｐ ｌｃ
６ ４
第 ５期
２０ ０ ８年 ９月
路基施工要点
公路路基施工要点吉林省东部山区地形起伏较大，公路沿线所经地区沟谷发育，并有大量水田及塔头等不良地质地段，沿线浅层土质主要为低液限粘土，含水量较大。
尤其是路线处于季节性冰冻地区，路基的抗剪稳定、工后沉降、重载强度及冻胀稳定性都应高度重视，只有保证有坚实稳定的路基，才能给路面提供有力的受力条件，避免路面产生纵向裂缝、冻胀翻浆等早期破坏，延长其使用寿命。
一、挖方路基施工1.路基施工前，应准确恢复路线中桩，实测路基横断面，钉出路基用地界桩、路堑堑顶，特别是对于深挖方段落，应根据实测及设计资料重新复核占地边界，并且每挖深2~3米应复测中线桩，测定路基标高及宽度，以控制边坡的大小，严禁出现欠挖和超挖现象。
2.在路堑开挖前应作好截水沟，并视土质情况作好防渗工作，土方工程施工期间应修建临时排水设施。
3.临时排水设施应与永久排水设施相结合，流水不得排入农田、耕地、水库、鱼塘等，防止污染自然水源，也不得引起淤积和冲刷。
4.施工开挖应分层进行，先挖出排水沟，层面应有纵、横向排水坡面。
一般应从外侧向内侧挖掘，最后一层应从内向外挖掘，避免重车在挖完的路床上反复行驶。
5.地下排水构造物宜于路基挖至接近设计高程时施工，严禁路基完成后开挖。
6.石质深挖路堑开挖过程中，还需充分重视挖方边坡稳定，宜选用中小炮爆破开挖风化较严重、节理发育或岩层产状对边坡稳定不利的石方，宜用小型排炮微差爆破，小型排炮药室距设计边坡线的水平距离，不应小于炮孔间距的1/2。
7.石质挖方和零填路段超挖清除软层后的凸凹面，严禁用挖方料和未经稳定处理的混合料回填找平。
应先将岩面凸出部分凿平，超挖部分坑槽用水泥混凝土浇平，然后整平层与基层合在一起施工。
8.土质挖方段路基为冻胀土（分类见附录1），冻胀值超过20mm时，需对地基土挖除换填或进行掺加结合料处理，以满足冻胀要求，保证路基不发生冻胀损坏。
换填粗粒材料中小于0.075mm的含量不应大于10%；用石灰、水泥改善土时剂量一般为：水泥处治用量为1%－3%，石灰处治用量为3%－6%，二灰处治石灰用量为2%－4%，粉煤灰用量为6%－10%。
软土地基上高填方地基稳定性分析
荷载分级施加时 , 上述固结度计算公式需予修
z ,t z
Ut = 1 -
u d zΠσ d z ∫ ∫
0 0
( 2)
正 。修正方法有改进太沙基法和改进高本俊介法等 。 文中采用改进高本俊介法 , 该法在多级等速加荷条件 下固结度的计算式为 :
n
式中 , uz ,t 为深度 z 处某一时刻 t 的孔隙水压力 。 求解方程式 ( 1) 和式 ( 2) 即可得到无竖向辅助排水 体时软土地基在任意时刻的固结度和固结沉降量 。
H H
( 5)
式中 , U rz 为排水板深度范围土层的平均固结度 。 按式 ( 3) 计算 ; U′ z 为排水板以下部分土层的平均固结 度 ,按单向固结理论计算 。
( A1 + A2 ) Q = A1Π ( 6)
式中 , A1 为排水板深度范围土层附加应力 σ z 分 布曲线所包围的面积 ; A 2 为排水板以下土层附加应力 σ z 分布曲线所包围的面积 。
[3 ] 刘用海 . 宁波软土工程特性及其本构模型应用研究 [ D ] . 杭州 :
浙江大学 ,2008.
[4 ] 廖公云 , 黄晓明 . ABAQUS 有限元软件在道路工程中的应用 [M] . 南京 : 东南大学出版社 ,2008. [5 ] 石亦平 , 周玉蓉 . ABAQUS 有限元分析实例详解 [ M] . 北京 : 机
( 2) 排水板未打穿部分土层的平均固结度 。当
排水板未打穿整个压缩土层时 , 整个压缩土层的平均 固结度按下式计算 :
( 1)
U = QU rz + ( 1 - Q) U′ z
太沙基一维固结微分方程为 : 92 u 9u cv = 9t 9z2 式中 , cv 为土的竖向固结系数 。 结合特定的边界条件和初始条件求解微分方程 式 ( 1) ,即可得到孔隙水压力 u 随时间 t 和深度 z 变化 的函数解 ,从而可以求得软土地基在任一时间的固结 度和固结沉降量 。 对于土体内仅存在竖向排水情况时 , 由于固结沉 降与有效应力成正比 , 所以某一时刻有效用力图面积 和最终有效应力图面积之比值 , 可以称为竖向排水的 平均固结度 Ut :
大广高速公路湖北南段软土区高填土路基钢波纹管涵设计
破坏 ，轴 向波 纹 的存在使 其具 有优 良的受 力特征 ，
轴 向和 径 向同时分布 因荷载 引起 的应力应 变 ， 以 可
更大程度 上分 散荷载 的应力 集 中， 因而决 定在软土
，
区高填 土处采 用钢 波纹 管 。
２ 钢波纹管涵的设 计
２１ 波纹 管涵 洞 的基 本构 造 ．钢 波纹 管涵 是 采用 波 纹状 管 或 由波纹 状板 通 过
【 关键词 】 高速公 路 钢 波纹管 设计 施 工
向补 偿 的特性 ， 能适应 地基 较大 的沉降和 变形而 不
ｌ 工程概况
大广高速 公路 湖北南段 ， 北起武 黄高速公路 与 鄂东长江 大桥连接线 交叉 的花湖枢 纽，终点为鄂赣
交界 的通 山县王 家畈， 经大冶 、 岗、 岗等地 。 途 洪 龙 公 路 沿线经过鄂 东南低 山岗丘陵地 区，多为鸡 爪沟地 形 ， 爪沟 的冲沟 较深且 多为软土地基 。在 跨越此 鸡 地 形时线 路设计 一般考 虑到路 基土石 方填挖 平衡 ，
填土 的重力对 涵洞 的竖 向和水 平压力 强度 ， 可
按 下式计 算 ： 竖 向压 力强 度 ｑ Ｋ￣ ｖ ＇ ＝ ｈ 水 平压 力强度 ｑ＝ ￣ ｕＬ， ｈ
式 中： 土 的容 重 （Ｎ／ ） ｋ ｍ ；
ｈ计算 载面 至路 面顶 的高度 （ ； 一 ｍ） 侧压 系数 ； Ｋ’ 数 ， 经久 压实路 堤取 １ ； 系 对 ． ０
２． ．２车辆 荷载 ２
计算 钢波 纹 管涵 顶 上车 辆荷 载 引起 的竖 向土 压力 时 ，车轮 按其着 地面 积 的边缘 向下作 ３ ０。角
分布 。当几 个 车轮 的压力 扩散线 相重 叠 时， 则扩 散 面 积 以最外 的扩散 线为准 。 （） 轮荷载 引起 的垂 直压力 １车 按角度 分布 法计算 ， 活荷 载传到 管顶 的压力 强 度， 按下 式计算 ：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(河南省叶集至信阳高速公路建设有限公司 , 河南 信阳 464100)
摘 要 : 结合鸡爪沟地形软基工程地质条件和高填路基工程情况 ,建立数值分析模型 ,进
行数值模拟 ,研究鸡爪沟地形软基区高填路基变形规律 ,在提出处置措施建议的基础上 ,分析
了软基未处理及处理后路基变形 、不同宽度反压护道下变形规律 ,并成功应用于工程实践 。
2) 施工条件 : 不同的施工条件选用的处理方 法有不同 ,所带来的经济效果也有不同 。应考虑工 期 、材料 、施工机械和施工条件等情况 。
3) 环境因素 : 施工对周围环境的影响 ,如噪 音 、振动 、地基的变化 、地下水的变化 、排出的泥水和 使用的化学药剂对地下水的污染等 。此外 ,在路堤 高度较大而地基特别软弱的情况下 ,周围地基经常 发生大的隆起或沉降 。这样 ,在路堤坡脚附近有民 房和重要构造物时 ,应采取适当的方法 ,保证其安全 性。
38
湖南交通科技
34卷
试验条件
不排水不固结 小固结排水 大固结排水 固结不排水
表 1 G标软土物理力学性质指标
容重 / ( g·cm - 3 ) 粘聚力 C / kPa 内摩擦角 Φ / ( °) 压缩模量 /MPa
2. 003
28. 6 36. 4 64. 4 31. 0
9. 57 8. 2 24. 2 22. 78
在“鸡爪 ”与“鸡沟 ”交界处 ,剪应力 、剪应变变 化很大 ,由图 3 可知 ,“鸡爪 ”与“鸡沟 ”交界处剪应 力变化值达到了 127. 0 kPa,而剪应变变化值达到了
图 4 路基变形图 (单位 : m)
5 典型断面分析
沿路线纵向 (X轴正向 )在垂直“鸡爪 ”、“鸡沟 ”
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
1) 地基条件 : 应根据软基土的物理力学性质 和地基的构成情况 ,来选择合理的处理方法 。对于 鸡爪沟地形的软基 ,在鸡爪处软土层厚 ,沉降量大 , 这个方向发生滑动的危险性也大 ,在这种地基上 ,不 均匀沉降也会促进滑动 ,因此要尽可能较少沉降量 , 通常采用排水固结法和加筋路堤法 ,在软土层厚的 一边 ,桩的间距密些 ,薄的一边稀疏 ,以使沉降均匀 。
由图 10可以看出 ,路中心线两沉降曲线都是沿 着路线纵向凹凸的鸡爪沟地形分布的 ,并且随着软 基深度的增加 ,沉降值增大 ,未经处理的软基上路基 沉降曲线尤为明显 。鸡沟部分路基沉降比鸡爪部分 路基沉降大 ,鸡爪部分路基沉降呈凹形 ,鸡沟部分路 基沉降呈凸形 。
地基经处理后 ,沉降值明显减小 ,原状土地基最 大沉降 约为 0. 774 m , 处 理后 地基 最大沉 降约 为 01464 m。路中心线水平位移曲线同样是沿着路线 纵向凹凸的鸡爪沟地形分布 ,随着软基深度的增加 ,
4. 1 第 1主应力 、第 1主应变 由图 2可以看出 ,路面及路堤坡脚都出现第 1
主应力 、第 1 主应变较大的现象 ,在路堤与“鸡爪 ” 交界处 ,应力应变最大 ,最大拉应力为 885. 6 kPa,最 大应变值为 2. 7 ×10 - 2 ,而在路堤与“鸡沟 ”交界处 明显减小 。因此“鸡爪 ”和“鸡沟 ”相互交替 ,路基极 易遭受拉破坏 。 4. 2 剪应力 、剪应变
2 工程概况
1) 设 计 情 况 。低 洼 沟 谷 地 带 一 般 覆 盖 4 ～ 12 m 的粘土层 ,主要为川中水田 ,长期饱水 ,粘土呈 液塑至软塑状 , 地基 承载 力较 低 , 一般为 0. 05 ～ 0112 M Pa,沉降量大 , 固结速度 慢 , 易形成 软弱 地 基 。路线在该地带多以路堤形式设计通过 ,填料以 泥岩为主 ,填筑前应先清除表层耕植土和淤泥 ,再填 筑路堤 。填方路段可采用片石排水沟 、塑料插板 、土 工格栅 、反压护道等措施处理 。挖方路段应设置路 堑挡土墙 。零填挖路段可采用部分换填 、设置片石 排水沟等工程措施 。全线横坡陡于 1∶5路段斜坡路 堤宜于坡脚设置脚墙 ,并视条件开挖或在基岩上开 挖大于 3 m 宽反向台阶进行分层填筑 。
1期
刘 伟 :鸡爪沟地形软基区高填路基变形规律三维数值模拟
39
处截取 5个典型端面 : A (X坐标为 24 m ) 、B ( X坐 标为 69 m ) 、C ( X 坐 标 为 114 m ) 、D ( X 坐 标 为 159 m ) 、E ( X 坐标为 209 m ) ,断面位置见图 5,应 力 、应变及变形分析如下 。
实际施工中 ,在南广高速公路 G合同段 k50 + 640～k50 + 877所采取的措施是 : 对软基及路堤进 行处置 。塑料排水板及砂垫层对鸡爪沟软基进行处 理 ,设置 8 m 宽反压护道 。
7 软基未处理及处理后路基变形
通过三维数值模拟 ,提取路中心线 、右侧边坡路 肩 、反压护道右侧变形数据 。对未经处理的软基及 经塑料排水板处理的软基上路基变形进行比较 。 7. 1 路中心线变形曲力 、第 1主应变图
图 3 剪应力 、剪应变图
图 1 有限元分析模型
4 数值模拟
0. 035 7。 4. 3 水平位移及沉降
由图 4可以看出 ,路堤变形主要表现为水平位 移和沉降 ,最大水平位移是 0. 655 m ,沉降最大值为 2. 046 m。软基较深范围内的路基变形较大 ,且“鸡 爪 ”、“鸡沟 ”处出现不均匀的水平位移和沉降 。
1 工程地质条件
穿越鸡爪沟地形的路基 ,由于其特殊的地形 、地 质条件的影响 ,它既具有高填方路堤 、半填半挖路堤 的特性 ,又具有软基路堤的特性 。对全线地貌地形 调查后 ,选取 G合同段 k50 + 640 ～k50 + 877 作为 鸡爪沟地形路基数值模拟试验段 。 G合同段 k50 + 640～k50 + 877为半填半挖 、多爪多沟地形 。
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
5. 3 水平位移分析 由水平位移图 8可以看出 ,路基顶面的水平位
移值最大 ,约为 0. 655 m ,在半填半挖处 ,路基出现 明显的不均匀水平移动 (见 A、C、E断面 ) 。 5. 4 沉降分析
由沉降图 9可以看出 ,随着路堤高度及软基深 度的增加 ,沉降值越来越大 ,最大沉降出现在软基深 度最深的二级边坡和反压护道位置 ,在半填半挖处 , 路基出现明显的不均匀沉降 (见 A、C、E断面 ) 。
收稿日期 : 2007212211 作者简介 :刘 伟 ( 19812) ,男 ,工程师 ,从事高速公路建设 。
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
关键词 : 鸡爪沟地形 ; 软基 ; 高填路基 ; 变形规律 ; 三维数值模拟
中图分类号 : U 416. 1
文献标识码 : B
山区高速公路建设 ,尤其是西部山区高速公路 的建设 ,经常会遇到一种特殊的地形 ———鸡爪沟地 形 ,在此地形上修筑的路基往往是高填路基 。总体 上看 ,这种地形的形状类似于“鸡爪 ”状 ,“鸡爪 ”与 “鸡沟 ”相互间隔并且连续分布 。这种地形路基一 般称为“沟谷地形路基 ”,有的称为“斜坡沟谷地形 路基 ”、“陡坡沟谷地形路基 ”,还有的称为“鸡爪山 地形路基 ”。为了更好地对在这种地形下高速公路 路基的变形破坏进行三维数值模拟 ,将这种地形高 填路基称为“鸡爪沟地形高填路基 ”。
3) 加筋路堤法 +竖向排水法 : 由加筋路堤提 高土的抗剪强度 ,保证路堤的整体稳定性 ,由竖向排 水法促进软基固结 ,促进沉降 。
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
图 6 Y Z剪应力等值线云图 (单位 : Pa)
5. 2 Y Z剪应变分析 由 YZ剪应变图 7 可以看出 ,剪应变最大值的
分布区域在路基与鸡爪的搭接处及软基与山坡的交 界面 ,且随着软基深度的增加 ,剪应变峰值分布区域 越大 ,在软基最深位置的剪应变最大 , YZ剪应变最
图 7 Y Z剪应变等值线云图
大值 、最小值分别为 7. 9 ×10 - 2 、- 7. 4 ×10 - 2 。
图 5 5个典型断面位置图
5. 1 Y Z剪应力 由 YZ剪应力图 6 可以看出 ,剪应力最大值区
域分布在路基与鸡爪的搭接处 , 且随着软基深度 的增加 , 剪 应 力 峰 值 分 布 区 域 增 大 。最 大 值 为 32016 kPa。
6 处置措施
针对鸡爪沟软基 ,本文结合南广高速公路实际 情况 ,建议采用几种软基处理方法的组合 。
1) 竖向排水法 +砂子加实桩 : 在填土中央采 用竖向排水井 ,坡脚采用砂子加实桩 。其作用是竖 向排水促进沉降 ,砂子加实达到稳定 。
2) 反压护道法 +竖向排水法 : 由反压护道 、竖 向排水法促进软土地基固结达到软基稳定 。
红 、灰紫色厚层长石石英细砂岩 。泥岩强风化层厚 3～6 m ,砂岩强风化层厚 1 ～2 m ,长期遭受风化剥 蚀 ,节理裂隙较发育 。
第四系全新统 (Q4 )分布在斜坡坡脚及沟谷低 洼地带 ,为灰色 、黄褐色低液限粘土 、低液限粉土 、高 液限粘土 ,斜坡上土层一般为硬塑 ～半硬塑状 ,沟谷 低洼地带饱水 ,多呈极软塑 ～软塑状 ,个别为液塑 状。
40
湖南交通科技
34卷
图 8 水平位移等值线云图 (单位 : m) 图 9 沉降等值线云图 (单位 : m)
4) 反压护道法 +填土预压法 : 由填土预压法 促进固结沉降 ,反压护道达到软土地基稳定 。