亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        山區(qū)沿溪公路路基穩(wěn)定性數(shù)值分析與注漿加固研究

        2015-04-26 09:12:02梁根才葉建勝
        湖南交通科技 2015年1期
        關鍵詞:擋土墻安全系數(shù)土體

        梁根才,劉 澤,葉建勝

        (1.浙江佳途勘測設計有限公司,浙江 麗水 323000;2.湖南科技大學 土木工程學院,湖南 湘潭 411201)

        0 前言

        隨著社會能源需求的不斷增加,許多山區(qū)河流被截流蓄水發(fā)電,使得河道水位上升,一些依山伴水的公路路基由非浸水路基變成了浸水路基,荷載條件發(fā)生重大變化,路基的安全運營出現(xiàn)新的隱患。如何保證這些路基的穩(wěn)定性是山區(qū)水電事業(yè)和交通運輸業(yè)和諧發(fā)展的重要課題。

        通過注漿改變路基填土性質(zhì)、提高路基穩(wěn)定性是蓄水前路基預加固的主要措施之一。國內(nèi)外的許多學者都對注漿加固的機理和施工技術進行了研究。徐志永[1]對高壓注漿的作用機理進行了分析,認為高壓注漿加固土體有滲透、壓密和劈裂等三方面作用,可以有效提高土體的抗剪強度和整體性。葛家良[2]通過注漿模擬試驗,分析了被注漿介質(zhì)的結(jié)構特征、漿液水灰比、注漿壓力等因素對漿液擴散半徑和結(jié)石體強度的影響規(guī)律。阮文軍[3]通過試驗研究了影響漿液擴散性能的因素。聶善文[4]進行小導管注漿試驗,楊忠[5]采用超聲法對注漿效果進行了檢驗。朱赤[6]、韓順學[7]、郭建新[8]等沿河浸水擋土墻加固實踐。筆者在沿甌江的330 國道、333 國道也進行了多次加固實踐。張君靜[9]還分析了注漿加固的經(jīng)濟效益。

        為了進一步探索注漿加固對沿溪庫公路的作用效果,本文以FLAC3D為研究平臺,建立數(shù)值加固模型,對路基擋土墻注漿加固的作用機理、加固設計參數(shù)的影響進行流固耦合分析,獲得了一些有益結(jié)論。

        1 水位變化對山區(qū)公路路基的影響與加固

        由于地形復雜多變,山區(qū)公路一般都是依山伴水而行,路基多采用半挖半填結(jié)構,以重力式擋墻支擋。設計時主要考慮永久荷載和基本可變荷載,對動水壓力、流水壓力等可變荷載考慮較少。當河道被截流蓄水后,受山洪影響,水位極易出現(xiàn)暴漲落,使路基擋土墻的荷載條件發(fā)生重大改變。當河道水位升高時,墻前水壓力增大會使擋土墻受到的總側(cè)向壓力減少,但路基填料會應含水量增加、飽和而軟化,抗剪強度降低,使路基沉降增大;當河道泄水排洪時,庫水位將快速下降,使擋土墻內(nèi)外形成水力梯度,產(chǎn)生的非穩(wěn)定滲流場[10~13],不僅增加了擋土墻的側(cè)向土壓力,易造成路堤滑塌、擋墻傾覆失穩(wěn)。而且滲透水壓還會造成墻后填土內(nèi)細顆粒填料不斷流失,引起路堤沉陷。

        盡管擋土墻加固的方法很多,但注漿加固的優(yōu)點最明顯。當將預配的膠凝漿液通過加壓方式注入到土體并固化后形成結(jié)石體,不僅可以使?jié){液與土體顆粒相結(jié)合,將土體粘固成一個整體,改變土體的物理力學性質(zhì),提高c、φ 值,同時達到增加土體的密實性、降低土體的滲透性。當用于公路路基加固時,漿液通過滲透、擠壓作用,對注漿點周圍土體施加復雜的三向應力作用,使得土體中的水和氣泡被擠出,最終會形成壓縮模量小、凝聚力大,孔隙比、壓縮系數(shù)顯著降低的結(jié)石體,提高墻后土體自穩(wěn)能力、降低作用在擋土墻上的側(cè)向土壓力。從而提高擋土墻的穩(wěn)定性。

        2 分析方法與模型

        2.1 分析方法

        墻前水位變化將使土體內(nèi)孔壓變化,引起非穩(wěn)態(tài)滲流,故浸水擋土墻穩(wěn)定性分析應進行流固耦合分析。本文采用FLAC3D建模,并基于達西定律和強度折減法進行流固耦合分析。

        FLAC3D計算巖土體的流固耦合效應時,將巖土體視為多孔介質(zhì),流體在孔隙介質(zhì)中的流動方程依據(jù)Darcy 定律[14]:

        式中,i 為水力梯度;v 為層流狀態(tài)下的流速;k 為滲透系數(shù)。

        路基的穩(wěn)定性計算采用強度折減法,以計算不收斂作為安全系數(shù)的判定準則。強度折減法的基本原理[15]是將材料的抗剪強度參數(shù)c,tanφ 同時除以一安全系數(shù)F,得到一組新的抗剪強度參數(shù)c',φ',即:

        2.2 分析模型

        圖1 斷面圖(單位:m)

        圖2 分析模型

        計算以330 國道青麗復線K60+879 斷面為依托。路基斷面設計如圖1 所示,路基寬度為12 m,采用衡重式漿砌片擋土墻支擋,墻高13 m,路基右側(cè)為河流。因建設水電站需要,對河流進行截流蓄水,蓄水后常水位水深6 m。據(jù)此,建立如圖2 所示的數(shù)值模型,模型寬24 m,高21 m,沿線路方向取4 m。計算時約束底部全方向的位移、模型左右兩側(cè)x向的位移和模型y 方向的位移。結(jié)合《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2004)要求,在路面施加q=10 kN/m2的簡化車輛荷載。模型各部分的力學參數(shù)見表1。

        表1 注漿前后土體參數(shù)對比

        通過在擋土墻墻面和河床上施加孔壓模擬墻前水位的作用。計算時以常水位為初始水位,靜力平衡后,進行流固耦合計算;再計算水位下降對擋土墻穩(wěn)定性的影響;然后對擋土墻進行注漿加固分析,討論注漿參數(shù)對擋土墻穩(wěn)定性的影響。

        3 水位下降對擋土墻穩(wěn)定性的影響

        設墻前水位因河道泄洪而快速下降,由常水位(6 m)快速下降到1 m。每下降1 m 計算1 次,以擋土墻的水平位移和路基的安全系數(shù)為目標,討論水位下降對擋土墻穩(wěn)定性的影響。

        圖3 為初始水位(常水位,6 m)時路基模型的水平位移云圖。滲流穩(wěn)定后,擋土墻發(fā)生外傾式變形,最大水平位移為31 mm,出現(xiàn)在擋土墻墻頂處。將常水位下?lián)跬翂Φ奈灰浦昧愫笤儆嬎闼幌陆禃r的各工況。圖4 為水位下降3 m 后模型的水平位移云圖。當水位下降3 m 時,擋土墻新增了1.69 mm的位移,分布模式與常水位一致,呈外傾式。當水位下降5 m 時,擋土墻將新增2.57 mm 的變形量(圖5)。

        圖3 初始水位時模型的水平位移云圖

        圖4 水位下降3 m 后模型的水平位移云圖

        圖5 為水位下降時擋土墻最大水平位移的變化曲線。隨著水位差的增大,擋土墻的水平變形增大,當水位自常水位下降到1 m 時,擋土墻新增了3 mm的水平變形。

        圖5 水位下降對擋土墻最大水平位移影響

        圖6 為水位下降時路基安全系數(shù)與水位下降量之間的關系曲線。可以看出,水位下降量越大,路基的安全系數(shù)越小。與初始水位時的安全系數(shù)1.41相比,水位下降3 m 后安全系數(shù)為1.28,下降5 m后安全系數(shù)僅為1.26,已經(jīng)小于《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2004)的要求。可見水位快速下降對擋土墻的穩(wěn)定性有較大影響。

        圖6 水位下降對擋土墻安全系數(shù)的影響

        4 擋土墻注漿加固

        4.1 注漿加固對擋土墻的影響

        為了提高浸水后擋土墻的穩(wěn)定性,擬在距路基邊緣3 m 處向下鉆孔注漿加固。注漿采用純水泥漿,水灰比為1 ∶1,注漿范圍:橫向以鉆孔為中心,左右各2 m;豎向從基底開始,向上6 m。圖7 和圖8 為注漿加固前后的水平應力和豎向應力云圖。由于未加固前水位下降5 m 穩(wěn)定后該模型的安全系數(shù)為1.26,模型中加固區(qū)域的土體還處于彈性狀態(tài)并沒有發(fā)生塑形破壞,所以注漿增大墻后填土的抗剪強度對模型的應力應變狀態(tài)影響很小。因此,圖7和圖8 中加固前后的應力狀態(tài)相差不大,加固后擋土墻的水位位移云圖也和圖4 相差不大。但采用強度折減法計算其安全系數(shù),可得加固后的安全系數(shù)為1.47,較未加固時的安全系數(shù)(1.26)增大了16.7%,甚至大于原初始水位時的安全系數(shù)(1.41),因此該加固方法是有效的。

        圖7 加固前后擋土墻的水平應力云圖

        圖8 加固前后擋土墻的豎向應力云圖對比

        4.2 注漿參數(shù)對擋土墻穩(wěn)定性影響

        4.2.1 注漿深度的影響

        設每個注漿孔的影響半徑為2 m,分別計算注漿深度為2,4,6,8 m(從基底向上計量)時、水位下降5 m 后擋土墻的安全系數(shù)。圖9 為不同注漿加固深度時擋土墻的安全系數(shù)。分析可知,擋土墻的安全系數(shù)隨注漿加固深度的增加而增大,加固深度為0 時表示未進行加固。加固深度從0 m 增加到2 m時,安全系數(shù)增大幅度越大,之后隨著加固深度的增加安全系數(shù)增長較緩??梢?,實際加固時不需要沿全墻高注漿加固。

        圖9 加固深度對擋土墻安全系數(shù)的影響

        4.2.2 注漿范圍的影響

        取加固深度為4 m,分別計算注漿加固范圍為2、3、4、5、6 m 時擋土墻的安全系數(shù)。圖10 為水位下降5 m 后、不同加固范圍時擋土墻的安全系數(shù)增長曲線。由圖可知,當加固范圍從0 m 增加到2 m時,擋土墻的安全系數(shù)從1.24 增加到了1.41,與初始水位時的安全系數(shù)相當。之后隨著加固范圍的增大,擋土墻安全系數(shù)變化不大??梢?,實際加固時也不需要進行全斷面寬度注漿加固。

        圖10 加固范圍對擋土墻安全系數(shù)的影響

        4.2.3 注漿結(jié)石體強度的影響

        注漿加固的效果與加固范圍有關,還與固化后結(jié)石體的強度有關。結(jié)石體強度通??梢酝ㄟ^調(diào)整漿液種類、水灰比等參數(shù)調(diào)整。設加固范圍為寬3 m、深4 m。以表2 中注漿后的土體參數(shù)為基礎,考慮注漿后土體c 值和tanφ 值增大不同倍數(shù)時擋土墻安全系數(shù)的變化(注:增大倍數(shù)為0 時表示未進行加固)。圖11a、圖11b 分別為c 值和tanφ 值增大對擋土墻安全系數(shù)的影響曲線??梢?,注漿結(jié)石體的強度對加固后路基的穩(wěn)定有較大的影響。注漿后擋土墻安全系數(shù)隨著c、tanφ 值的增加而增大,但結(jié)石體強度增加倍數(shù)在0 到1.25 之間時,路基安全系數(shù)增加明顯,兩者基本上呈線性關;繼續(xù)增大膠凝體強度,安全系數(shù)的增長效果減小,曲線放緩。實際工程為了提高結(jié)石體強度而過多降低漿液水灰比,不僅會使注漿施工難以進行,而且路基穩(wěn)定性提高幅度也有限。

        圖11 注漿后c 值和tanφ 值對擋土墻安全系數(shù)的影響

        5 結(jié)論

        本文以FLAC3D為研究平臺,建立數(shù)值加固模型,對路基擋土墻注漿加固的作用機理、加固設計參數(shù)的影響進行流固耦合分析,獲得的主要結(jié)論有:

        1)墻前水位下降對擋土墻受到的總側(cè)向壓力增大,路基穩(wěn)定性降低。

        2)注漿加固不會改變路基的應力應變狀態(tài),但可以提高路基的安全系數(shù)。

        3)路基安全系數(shù)隨加固范圍的增加而增大,隨注漿膠體強度的增加而大,但存在一個合理的加固范圍和強度提高倍數(shù)。

        [1]徐志永,施 斌.高壓注漿預應力錨固技術加固失穩(wěn)擋土墻作用機理分析與應用[J].巖土工程界,2005,8(9):48-50.

        [2]葛家良,陸士良.注漿模擬試驗及其應用的研究[J].巖土工程學報,1997,19(3):28-33.

        [3]阮文軍.注漿擴散與漿液若干基本性能研究[J].巖土工程學報,2005,27(1):69-73.

        [4]聶善文.散體圍巖隧道小導管注漿試驗及效果分析[J].公路工程,2011,36(3):1-3.

        [5]楊 忠,梁俊輝,張升彪,等.超聲成像法在橋梁預應力管道注漿質(zhì)量檢測中的應用[J].公路工程,2012,37(5):168-171.

        [6]朱 赤.沿河浸水擋土墻墻趾注漿的施工技術[J].路基工程,1997(4):52-55.

        [7]韓順學,潘 冰,李 旭.采用高壓旋噴注漿法加固擋土墻技術[J].鐵道建筑,2006(5):78-79.

        [8]郭建新.分層多次高壓注漿預應力錨固技術機理和應用[J].路基工程,2008(6):44-45.

        [9]張君靜,肖昭升.高聚物注漿技術處治高速公路病害的經(jīng)濟效益分析[J].公路工程,2013,38(2):12-15.

        [10]彭述權,樊 玲,劉愛華,等.拱效應和滲流作用剛性擋墻主動水土壓力研究[J].石力學與工程學報,2009,28(S1):3029-3035.

        [11]王 釗,維 列,李廣信.擋土結(jié)構上的土壓力和水壓力[J].巖土力學,2003,24(2):146-150.

        [12]鄧方明.浸水加筋土擋墻流固耦合分析[D].重慶:重慶交通大學,2009.

        [13]鄭穎人,時衛(wèi)民,孔位學.庫水位下降時滲透力及地下水浸潤線的計算[J].巖土力學與工程學報,2004,23(18):3203-3210.

        [14]彭文斌.FLAC3D 實用教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.

        [15]謝 磊,王建國,顏丹青.強度折減法分析水位變化對邊坡穩(wěn)定性的影響[J].工程與建設,2009,23(5):693-695.

        猜你喜歡
        擋土墻安全系數(shù)土體
        頂管工程土體沉降計算的分析與探討
        河北水利(2022年4期)2022-05-17 05:42:44
        考慮材料性能分散性的航空發(fā)動機結(jié)構安全系數(shù)確定方法
        淺談選廠常見擋土墻設計
        消費導刊(2018年10期)2018-08-20 02:56:14
        仰斜式重力擋土墻穩(wěn)定計算復核
        基于土體吸應力的強度折減法
        重力式擋土墻抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)的異性分析及經(jīng)驗安全系數(shù)方法
        閘室樁基處理后水平抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)提高值的估算范圍研究
        地震作用下加筋擋土墻穩(wěn)定性分析
        不同土體對土
        ——結(jié)構相互作用的影響分析
        接近物體感測庫顯著提升安全系數(shù)
        汽車零部件(2014年6期)2014-09-20 06:29:36
        2021国产精品视频网站| 校花高潮一区日韩| 日本人妻系列一区二区| 亚洲av日韩一区二区| 凹凸在线无码免费视频| 免费网站国产| 亚洲中文字幕国产综合| 国产自拍成人免费视频| 成人综合网站| 久久频道毛片免费不卡片| 精品一区二区三区长筒靴| 国产毛女同一区二区三区| 亚洲欧美国产国产综合一区| 一本大道香蕉视频在线观看| 亚洲国产综合性感三级自拍| 激情亚洲一区国产精品| 2021久久精品国产99国产精品| 中文字幕第八页| 亚洲综合av一区在线| 极品人妻被黑人中出种子| 亚洲国产长腿丝袜av天堂| 亚洲一区区| 一本大道久久a久久综合精品| 国产精品精品自在线拍| 精品国产午夜福利在线观看| 亚洲伊人久久综合精品| 国产手机在线观看一区二区三区| 性色做爰片在线观看ww| 丝袜美女污污免费观看的网站| 国产一区二区三区精品成人爱| 亚洲 日本 欧美 中文幕| 亚洲乱码日产精品bd在线观看| 538在线视频| 亚洲黄片av在线播放| 99久久人妻精品免费二区| 99热成人精品国产免| 久久久精品国产av麻豆樱花| 精品偷拍被偷拍在线观看| 97无码人妻Va一区二区三区| 成人一区二区三区蜜桃| 欧洲美女黑人粗性暴交视频 |