低路堤路基纵向差异沉降离心试验研究.pdf

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1、第14卷第5期中国水运Vo1．14No．52014年5月OhinaWaterTransportMay2014低路堤路基纵向差异沉降离心试验研究王艳芳，周治刚(1南京大学金陵学院城市与资源学院，江苏南京210089；2江苏省水利工程科技咨询有限公司，江苏南京2l0029)摘要：文中通过离心模型试验对比分析低路堤下涵洞构筑物下部软土采用水泥搅拌桩复合地基和天然地基两种工况下路基的纵向差异变化情况。由试验知：低路堤路段下，小型构筑物底部采用水泥搅拌桩复合地基会提高路基承载力，但优化低路堤路基差异沉降作用并不明显，反而天然地基下小型构筑物可与一般路基协调沉降。关键词：软土路基；差

2、异沉降；离心模型；低路堤；小型构筑物中图分类号：TU411文献标识码：A文章编号：1006—7973(2014)05—0275—02一、引言后，为改善路面纵向沉降差，拟取消轻型构筑物底部软土的对于软土路基设计，一方面要考虑路堤的整体的平均沉水泥搅拌桩加固措施。本文采用室内离心试验对比分析了涵降量，另一方面也要对路基纵剖面上的差异沉降进行控制设洞底部有无水泥搅拌桩的两种工况下，路基纵向变形特性，计。然而传统的路基加固设计案例中，设计人员往往担心路以说明取消水泥搅拌桩加固的措施既能改善路基纵向差异沉基承载力不足，而统一地对桥头路段、河塘路段及常规路段降的需求，亦能满足一级高速

3、公路路基稳定变形的要求。及小型构筑物路段整体同时采用水泥搅拌桩进行加固，忽略三、离心试验不同路段下路基自重有所区别。这种处理方法，路基承载力在岩土工程研究中，能在室内还原结构重力场的研究手强度及路基沉降都能控制在规范规定范围内，但是存在造价段之一就是离心试验，其为该领域最先进的物理土工试验之一高，不经济的缺点。针对软土区域低路堤情况下，依据涵洞。本次对路堤纵向差异沉降的调平设计方案的研究也是借构筑物自重小于一般路基土自重，涵洞处路段的沉降量可能助于这一先进的室内试验技术。离心模型试验的基本原理是会小于一般路段路堤的沉降结论。在路基土满足路堤承载力创造出n倍重力加速度的受力

4、环境，从而将实际土工构筑物的要求下，考虑取消涵洞构筑物底部水泥搅拌桩的加固措建立成1／n的小比尺室内模型，同时保证室内模型与实物原施，。型在几何对应点上具有相同的应力条件。然后在室内模型上本文借助离心试验进行了相关研究。试验表明水泥搅拌施加离心惯性力场来还原实物原型的应力场，使模型中各点桩会会一定程度加大涵洞构筑物路段纵向差异沉降，反之天的应力与原型达到一致。通过测量室内模型的变形和受力性然路基下，涵洞构筑物路段与一般路段可以协调沉降。由此状，反演实物原型的位移场和应力场【3J。考虑在承载力满足要求时，可取消低路堤小型构筑物下方的建立离心模型时，需根据涵洞及水泥搅拌桩几何

5、尺寸，加固处理措施，从而减小相关路段纵向差异沉降，从而提高试验用模型箱的内部尺寸等因素综合确定离心模型比尺。模小型构筑物路段的行车舒适度。型尺寸确定了，离心加速度设计值就确定了。本次试验研究二、工程概况模型比尺为1：75，即设置离心模型加速度值为75g。根据选取某省道高速公路为工程设计背景。路段全长范围内离心试验相似定律将轻型构筑物、路基土、路堤及水泥搅拌均为软土，并有多处跨越沟河，试验路段位于滨海冲积平原桩作以下缩尺而建立模型，具体缩尺后的尺寸如表2所示。地貌单元，沿线软土物理力学指标平均值为：天然含水量表2模型缩尺建模参数45．1％，天然液限指标35．6，孔隙比1．2

6、68，压缩模量值2．73，其十字板强度原状土时为26．41kPa、重塑土时为11．56kPa，灵敏度2．28，具含水量高，强度低，变形大的特点。淤泥质层属于高压缩性土，受荷后压缩变形大；同时由于渗透性差，常规条件下固结时间长，沉降发生过程缓慢，导致公路填方路基在竣工通车后很长一段时间内仍发生相当的沉降，在设计中多采用水泥土搅拌桩或等超载预压方法进行处理，通过减小路基总沉降的方法来控制纵向差异沉降的产生。室内模型制备的过程中，需注意以下几点：1)路基土按由于该省道高速路为沿线均为低路堤路段，从路基协调分层填筑方式制备，并控制模型土密度与所模拟的土层密度沉降角度入手，在采用水

7、泥搅拌桩处理完一般路段路基强度相当；2)在填入涵洞构筑物及搅拌桩加固体之前，要完成路收稿日期：2014—03—19作者简介：王艳芳(1983一)，女，湖北人，博士、讲师，南京大学金陵学院城市与资源学院，主要从事岩土工程与软基处理设计、咨询等方面工作。276中国水运第14卷gg＼怔墨蕃霍世基的预固结工况，即将制备好的路基模型置于离心机中，以试验结束后，选取路堤模型的横截面，读取沿路堤横剖姗瑚啪o75倍的重力加速度运转，以恢复路基土的自重应力场；3)面的残余变形量，以分析路堤的横向变形趋势。由模型F1、涵洞底部及两侧路基均匀对称布