山地高速公路软土路基变形特性概述

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1、山地高速公路软土路基变形特性概述第一章绪论1.1问题的提出随着国家对基础设施的重视，现在中国正在修建越来越多的高等级公路，适应人民的日益需求。当然修建高等级公路需要很多的土地，尤其是山区高速公路，我国西部山区广泛分布着软弱土地基，其具有含水量高、压缩性大、承载力小以及透水性差等特点，因此如何在软弱土地基上修建高等级公路，保证路基的稳定具有突出的意义。山区软土路基变形一直是困扰施工的难点，所以山区高速公路软土路基的变形特性研究，显得尤为重要，也日益受到工程设计和施工单位的关注。在高填方路基中地基的地形、土体的自重荷载对路基稳定性的影响十分突出。一般模型试验自重

2、应力水平很低，毛细现象影响突出，模型试验结果不能逼真地体现工程实际情况的特征，特别是软土路基。土体是一种性质非常复杂的材料，施工过程中，土体性质如何变化，土体与结构物如何进行相互作用等问题，常常很难进行分析。现在较普遍的方法是对软土路基的施工和运营阶段进行变形监控，以便及时发现安全隐患，但是长期的变形监控观测易受到外界干扰且花费资金较大，同时工程实测数据常常是局限于某几个点，不能完整的反应土体性质的变化及土体与结构物的相互作用特性，也不能提前预测路基的变形，为软土地基的处理设计以及施工提供帮助。因此，如何预测软土路基的变形，避免工程失败，探寻软土路基变形发展

3、规律，选取合理的预测模型，较准确地预测工后变形和最终变形成为山区高速公路建设需解决的焦点问题之一。.1.2国内外研究现状1.2.1软土路基沉降变形特性研究随着计算机的发展，有限元法越来越多的受到土木工程师的青睐，同样也应用到了实际土木工程计算当中。例如，何思明(2003)提出了基于弹塑性理论的分层总和法；同时也有很多学者根据Biot固结理论，研究了三维固结对与竖向沉降的影响，并提出了相应的计算方法。现在实际工程计算一般采用各压缩指数的分层总和法求固结沉降。前，关于地基沉降的计算数值方法主要有以下5种形式:差分法、有限元法、边界元法、变分法以及加权余量法[3]

4、，其中最广泛采用的数值计算方法撒是有限元法。例如，Sandhu和erchant蠕变-固结模型........273.3本章小结.....30第四章山区高速公路软土路基离心试验研究......314.1离心模型试验基本原理.....314.1.1离心力场的特性.....324.1.2离心模型试验相似理论.....324.2离心模型试验设计.......344.3山区硬壳软土路基离心试验....364.4山区斜坡软土路基离心试验....5444.5本章小结.....68第五章基于CFG桩处理的硬壳软土路基......695.1依托工程软土路基工程概况......

5、...695.2CFG桩复合地基处理效果评价......735.3依托工程软土路基变形观测.........855.4本章小结.....87第五章基于CFG桩处理的硬壳软土路基变形特性现场研究5.1依托工程软土路基工程概况杭瑞高速公路贵州境遵义至毕节K1715+080～K1715+180段CFG桩复合地基处理软基设计说明。根据公路等级、使用功能、当地材料、气候、水文、土质等自然条件，结合本地区的实践经验，遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则。具体到本段为：确保路基整体稳定，在规定年限内沉降量符合规范规定值，施工期相对较短。场区位于毕节市大方县百纳

6、乡的俞家寨村，紧邻G326国道，交通条件便利。路线穿越段为耕地，为一缓坡地带，局部见基岩出露，受侵蚀、溶蚀作用较强烈；场区标高1572.4～1658.8m，相对最大高差约86.4m。轴线所跨地段地形标高介于1585.1～1600.1米，相对最大高差15米。场区属构造侵蚀-溶蚀型中低山地貌。结论根据离心试验结果，本文依托工程硬壳软土地基必须经过处理才能进行路基的填筑，否则对于路基的稳定性影响很大。CFG桩加固后的硬壳软土地基能够保证路基的稳定，其水平变形与竖向变形均比未处理的硬壳层软土路基小很多。通过模拟CFG桩加固后的硬壳软土路基工后五年的沉降图，5年内累积

7、沉降为5.6mm，路基沉降变形趋于收敛状态。通过离心试验模拟CFG桩处理硬壳软土路基的数据结果，可以看出CFG桩处理硬壳软土地基的效果良好，能够很好的加固硬壳软土地基，保证软土路基的稳定。通过硬壳软土地基路基离心模型试验，可知在相同荷载情况下，其地基硬壳层越厚，其对于路基沉降的抑制作用以及变形衰减作用越明显，同时硬壳层对于路基的不均匀变形（水平变形以及竖向变形）也起到很好的防护作用。硬壳软土路基顶面最大水平变形集中在路基路肩处；硬壳层与软土层的最大水平位移均发生在路基坡脚处以及路基边坡处附近；硬壳层以及软土层的最大竖向变形主要发生在路基顶面的垂直下方。同时通

8、过硬壳软土地基路基离心试验研究可以看出硬壳层的厚度不