高填方湿陷性黄土路基强夯填筑施工计算方法技术

本发明专利技术公开了一种高填方湿陷性黄土路基强夯填筑施工计算方法，该方法利用了，黄土高填方工程除了具备一般髙填方的共性特点，湿陷性黄土还具有遇水湿陷的特殊性质，工程中对水的控制至关重要。因此，黄土高填方工程应在“三面一体”控制论的基础上，进一步扩展为“三面、两体、两水”控制问题，其中“三面”是指填筑体与原地基体交(搭)接面、填筑体表面、边坡坡面(包括填方边坡及挖方边坡)，“两体”是指填筑体和原地基体，“两水”是指地下水和地表水。本发明专利技术分析黄土高填方工程的主要技术问题的基础上，探讨了通过盲沟排水、分层碾压、高边坡处理等技术措施，解决黄土湿陷性、高填方地基沉降与稳定性等问题的方法。稳定性等问题的方法。稳定性等问题的方法。

【技术实现步骤摘要】
高填方湿陷性黄土路基强夯填筑施工计算方法


[0001]本专利技术涉及路堤施工
，具体涉及一种高填方湿陷性黄土路基强夯填筑施工计算方法。

技术介绍

[0002]土体的应力一应变关系十分复杂，常呈弹性、塑性、甚至粘弹塑性等，并且还呈非线性、各向异性，同时又受应力历史的影响。地基中附加应力的正确计算和地基土体性状的正确描述是提高沉降计算精度的两个关键问题，然而要达到这两点，都是较为困难的。经典的沉降计算方法对上述两个问题是这样处理的在荷载作用下，地基中的附加应力场是根据半无限空间的各向同性体弹性理论计算的，土体的压缩性是根据一维压缩试验测定的，并采用分层总和法来计算地基的沉降的。显然，这种沉降计算模型和地基沉降的真实性状之间存在较大差距。针对土体的变形和填土石料的变形情况，计算沉降的方法很多，本章主要介绍目前应用最广的几种方法。
[0003]高填方路堤沉降由两个部分组成。一部分是填料在外荷载和自重作用下产生的压缩变形和不断增加的后期蠕变变形另一部分是地基土在路堤荷载作用下，将产生压缩和固结变形。
[0004]土体中一点的应力状态可以用应力空间中的一个应力点来描述。在荷载作用下,土体中一点的应力状态的改变过程可以用对应的应力点在应力空间的运动轨迹来描述。应力点在应力空间的运动轨迹称为应力路径。
[0005]传统的分层总和法计算沉降只考虑压缩变形,而在土体发生变形过程中不仅存在竖向压缩变形,还存在剪切变形。剪切变形使地基土的模量随着剪应力的增大逐步减小。压缩变形使土体进一步固结,地基土压缩模量不断增大。因此合理的计算方法应同时考虑这两种变形的作用。已有的各种本构关系模型对应力路径的适应性是不同的。研究表明,绝大多数模型只能适应一定范围的应力路径变化,即使是常用的Duncan
‑
Chang模型也只对常围压的应力路径表现出很好的适应性。在一般工程条件下,土体因其所处位置的不同而经受不同的应力路径,且在加载过程中应力路径也是变化的,所以应力路径的变化应在地基模型中加以考虑。
[0006]该法计算步骤如下：
[0007](1)在地基中选择需要计算沉降的点；
[0008](2)对这些点计算其初始自重应力和附加应力；
[0009](3)做三轴试验，土样先在自重应力下固结，然后加上附加应力，量取在固结应力作用下的固结前、后的垂直应变；
[0010](4)用量得的两种应变分别乘上土层厚度，即可得地基初始和固结沉降。
[0011]应力路径法实质上就是应用模拟现场实际应力路径的室内试验的方法对预估沉降量做出了分析，能够考虑加载方式和加载速率的影响。但是，应力路径法同其他方法一样，无法避免用弹性理论来计算土体中的应力增量。同时，应力路径法特别要求高标准的取
样，过多的依赖于室内试验，试验工作量相当大，且对试验技术要求也很高，这就使它的实际应用受到了很大的限制。
[0012]现有的高填方路堤沉降的计算方法包括:
[0013]1、按应力历史影响求解
[0014]卡萨格兰德在室内固结试验的e
‑
lgp曲线上，求得前期固结压力，即现场的土在地质历史上受到的最大固结压力。由于地质条件的变迁，p
c
不一定等于目前现场的有效压力p
′
，当p
c
＝p'时称为正常固结土；当p
c
>p'时称为超固结土；当p
c
<p'时称为欠固结土，对于这三类土，应采用不同的沉降计算方法。
[0015]正常固结土：
[0016]超固结土：
[0017]欠固结土：
[0018]e
0i
—压力为p
0i
时对应的孔隙比；
[0019]h
i
—第i层土的厚度；
[0020]C
ci
—第i层土的压缩指数；
[0021]C
si
—第i层土的膨胀指数；
[0022]p
0i
—第i层土的现存覆盖压力；
[0023]Δp
i
—第i层土的压力增量。
[0024]由于高填方路体量大，且不同位置的地质条件不一定，改用该防范该方法会大大增加工作量，容易造成后期整理后的数据失真。
[0025]2、斯肯普顿－贝伦(Skempton
‑
Bjerrum)法
[0026]斯肯普顿(Skempton)和贝伦(Bjerrum)从地基变形的立体空间变形特征为出发点，将一维压缩公式中的附加应力，以不排水条件下饱和土体加荷载所产生的孔隙水压力増量，得到孔隙水压力消散的过程是土体沉降的内因。此方法对于单向压缩方法进行了改进，可以涉及孔隙水压力及考虑了土体的应力历史。此方法不足之处是将测定的孔隙水压力用于地基中的一般应力状态，而其随着土体的变形而变化。因此，该方法对于土体中某一点沉降效果较好，然对于高填方路的整体沉降计算不够准确。
[0027]3、三向变形沉降计算法
[0028]该方法是由中国学者黄文熙提出。三向变形沉降计算法考虑了主体三向受力和三向变形条件，一般要用三轴试验获取土的应力应变关系。此方法拥有土体一维压缩计算方法的许多优点，而且考虑了土体的三维变形，更接近土体的实际情况。该方法的缺点是对于土样的室内试验条件和要求较高，应力分析较为复杂。
[0029]方焘等人通过对于填方和列车等荷载作用下的某填方工程路堤沉降计算为例，基于三向变形沉降计算法以及有限元等方法，改进了三向变形沉降计算方法。该改进方法对于在自重和其他荷载下路堤的沉降计算有较好的应用价值。
[0030]杨啸等人基于某段铁路路基工程对于铁路路基沉降的规范要求较高，而通过多种沉降计算方法，分析比巧了各种方法的优缺点。其中得到三向变形沉降计算法在高荷载作
用下误差较大。
[0031]4、三向变形沉降计算法
[0032]该方法是由中国学者黄文熙提出。三向变形沉降计算法考虑了主体三向受力和三向变形条件，一般要用三轴试验获取土的应力应变关系。此方法拥有土体一维压缩计算方法的许多优点，而且考虑了土体的三维变形，更接近土体的实际情况。该方法的缺点是对于土样的室内试验条件和要求较高，应力分析较为复杂。
[0033]方焘等人通过对于填方和列车等荷载作用下的某填方工程路堤沉降计算为例，基于三向变形沉降计算法以及有限元等方法，改进了三向变形沉降计算方法。该改进方法对于在自重和其他荷载下路堤的沉降计算有较好的应用价值。
[0034]杨啸等人基于某段铁路路基工程对于铁路路基沉降的规范要求较高，而通过多种沉降计算方法，分析比巧了各种方法的优缺点。其中得到三向变形沉降计算法在高荷载作用下误差较大。
[0035]5、次固结沉降的计算方法
[0036]次固结沉降是在附加应力作用下，土骨架本身随时间的的蠕变而产生的变形，是工后沉降的主要部分，不容忽视。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高填方湿陷性黄土路基强夯填筑施工计算方法，其特征在于：路堤填土在填筑过程中既是承重体也是荷载；在填筑过程中，刚刚填筑好的填土对下层的填土而言就是荷载，而且填筑过程，一个逐级加荷的过程，在填筑上方的填土时，这层填土又变成了承重体，所以在填筑过程中每一层填土既是荷载也是承重体；因此高填方路堤的沉降依然采用分层总和法为基础；利用分层总和总和法计算沉降，一般是将填方体分成各个土层，将每一层看作是一个计算层，并且将上面的填土层当做荷载。因此，第i层的填方的变形是：因此，第i层的填方的变形是：式中：S
i
—第i层填土在上方填土荷载作用下的变形；ε
i
—第i层填土在其上方填土荷载作用下的应变；H
i
—第i层填土的厚度；；—第i层土的平均附加应力；p
zi
—第i层填土的自重应力以及上方填土在第i层引起的附加应力之和；p
ci
—第i层填土的自重应力；E
si
—第i层填土土体的压缩模量；在高填方路堤中，填土体是柔性材料，尤其路堤的底部会出现塑性区，固采用用填土上方的填土的重度与其高度相乘进行优化，具体如下：p
ci
＝γ
i
×
H
i
/2式中：n—填方层数；γ
i
γ
j
—分别表示第i层和第i层填土的重度；H
i
H
j
—分别表示第层和第层填土的厚度；在传统的分层总和法假定地基土的均匀的，同一土层的变形参数是一定的，不随深度的变化而变化；然在实际情况下，路堤填土层的压缩模量并不是一个常量，二是随着填土的高度而改变的。在靠近路堤底部的土，由于所受的压力很大，而且土体的密实度也高，所以其压縮模量较大；在路堤上部的土体，所受压力小，那么相应的压缩模量也小；因此，在计算过程中，为了能够比较准确的计算出路堤的沉降，必须要考虑压缩模量的变化；压缩模量随应力变化的有关规律如下：
式中：E
si
—路堤填土的压缩模量；E1‑2—路堤填土在100
‑
200KPa压力作用下的压缩模量；σ
zi
—路堤填土所受到的竖向压力；α1‑2—路堤填土在100
‑
200KPa压力作用下的压缩系数；e1e2—分别表示路堤填土在100Kpa，200KPa压力作用下的孔隙比；因此，第i层填土在在其上方填土作用下的变形为：特别的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴少强，张帅珂，蔡东波，王雪，王友谊，李海俊，
申请(专利权)人：中交一公局第七工程有限公司，
类型：发明
国别省市：