山區(qū)高速公路涵—土作用機(jī)理及路基處理研究.pdf

1、山區(qū)高速公路建設(shè)中，高填方涵洞應(yīng)用廣泛，現(xiàn)行公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范中的線(xiàn)性土壓力理論未能準(zhǔn)確反映涵洞的受力狀態(tài)。由于涵頂土壓力計(jì)算方法和地基處理方法不當(dāng)，導(dǎo)致涵洞在施工或使用過(guò)程中出現(xiàn)不同程度的病害。此外，路線(xiàn)穿越山澗谷地時(shí)，軟土厚度和成分分布極不均勻，在軟土地基上填筑高路堤常常面臨地基承載力不足，整體或局部失穩(wěn)，沉降、差異沉降及水平位移過(guò)大等問(wèn)題。本文針對(duì)山區(qū)高速公路中高填方涵洞和高填方路基處理兩大問(wèn)題展開(kāi)系統(tǒng)研究，主要內(nèi)容如下：

2、 （1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、理論分析和有限元數(shù)值模擬手段研究了路堤填土－涵洞－地基之間的相互作用機(jī)理，系統(tǒng)分析了地形條件、地質(zhì)條件、路堤填料性質(zhì)、涵洞幾何尺寸、偏載效應(yīng)等因素對(duì)涵－土體系的受力狀態(tài)和變形特性的影響，討論了涵洞基礎(chǔ)埋深效應(yīng)、寬度效應(yīng)和固結(jié)對(duì)地基承載力的影響，提出了基于變形協(xié)調(diào)的高路堤下涵洞地基設(shè)計(jì)方法。 （2）將雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基法應(yīng)用于山區(qū)高速公路路基處理，通過(guò)理論分析和有限元數(shù)值模擬研究了高路堤下雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基

3、的作用機(jī)理和作用效果，詳細(xì)討論了筋材性質(zhì)、加筋層數(shù)、樁墻性質(zhì)、樁墻距徑比、樁墻深度、路堤填料性質(zhì)、地基土性質(zhì)及接觸界面強(qiáng)度等因素對(duì)雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基工作性狀的影響；同時(shí)分析了多種條件下，加載和固結(jié)過(guò)程中，軟土地基中超靜孔隙水壓力的分布特性和隨時(shí)間的變化規(guī)律，探討了雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基的時(shí)效性。 通過(guò)上述研究，得出了如下主要結(jié)論： （1）涵頂土壓力隨路堤填土高度的增加呈非線(xiàn)性增長(zhǎng)，研究結(jié)果表明，采用現(xiàn)行公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范計(jì)

4、算寬溝谷溝埋式涵洞（）和上埋式涵洞的涵頂土壓力是不安全的。 （2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬驗(yàn)證了涵頂?shù)瘸撩娴拇嬖诤吞钔羶?nèi)部的土拱效應(yīng)。土拱效應(yīng)能夠緩解涵頂?shù)耐翂毫鞋F(xiàn)象，但其具有不穩(wěn)定性。 （3）路堤填土－涵洞－地基作用機(jī)理受到地形條件、地質(zhì)條件、填料性質(zhì)、涵洞幾何尺寸、偏載效應(yīng)、埋設(shè)型式、基礎(chǔ)的埋深效應(yīng)、寬度效應(yīng)和軟土固結(jié)的影響，涵洞結(jié)構(gòu)和地基設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮上述因素的影響。 （4）研究表明，雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基法應(yīng)用

5、于山區(qū)高速公路軟基處理，能夠很好地控制路堤沉降和不均勻沉降、減小側(cè)向位移、提高路堤的穩(wěn)定性。 （5）受路堤側(cè)向滑移和豎向荷載作用，筋材內(nèi)部拉力呈非線(xiàn)性分布。從總體變化趨勢(shì)看，由路堤中心向邊緣呈減小趨勢(shì)，但是在豎向荷載作用下，由于筋材張力膜效應(yīng)，樁間部分的筋材拉力小于樁頂部分的筋材拉力，在樁頂邊緣處筋材拉力突然增大；另一方面，受路堤側(cè)向滑移的影響，路肩附近筋材拉力最大。 （6）沿路堤橫向，樁頂水平位移隨著距路堤中心距離的增

6、大而增加，邊樁水平位移最大；樁身最大軸力發(fā)生在路堤底面中心處，隨著距路堤中線(xiàn)距離增大而減小，但在路肩附近樁身軸力有所增加；由于路堤側(cè)向滑移作用，樁身產(chǎn)生較大彎矩，最大彎矩發(fā)生在路肩附近的樁墻內(nèi)部。 （7）高路堤下雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基的工作性狀受筋材模量、加筋層數(shù)、樁墻模量、樁墻距徑比、接觸界面強(qiáng)度、路堤填土性質(zhì)、樁墻深度、地基土性質(zhì)、固結(jié)時(shí)間、加載方案等眾多因素的影響，雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮各因素的影響。 （8）