路面不等厚排水层设计

基于饱和渗流理论,结合高速公路排水实际情况,提出一种提高排水层排水能力的设计方法.该设计方法建立面层与等厚排水层,面层与不等厚排水层之间的水量交换计算模型,获得等厚排水层不同横向位置断面处的流量计算公式和不等厚排水层不同横向位置断面处的流量计算公式,对比分析等厚和不等厚排水层的排水能力.结果表明:在排水层横向截面积相等的情况下,不等厚排水层的排水能力大于等厚排水层的排水能力.不等厚排水层的厚度渐变坡度对排水层的排水能力的提高有显著作用,其厚度对排水能力影响不显著.因此,排水材料的渗透系数以及不等厚排水层厚度渐变坡度应为不等厚排水层设计的主要控制参数.     

SMA路面渗水性能试验研究与评价分析

为了研究沥青路面的渗水性能,采用改进的渗水系数测试仪器和自制的大面积渗水仪器对湖南省在建高速公路SMA沥青路面渗水系数进行测试.根据测试结果结合SMA沥青路面渗水性能的评价方法对SMA(Stone mastic asphaltum)沥青路面的渗水性能进行评价分析.研究结果表明:不同沥青混合料最大公称粒径和不同沥青添加剂影响SMA沥青路面的渗水性能;对于不同公称最大粒径的SMA沥青混合料路面渗水系数检验指标,SMA-13路面渗水系数不大于80 mL/min,SMA-16路面渗水系数不大于100 mL/min,检测合格率为90％;抗车辙剂的添加和不同改性沥青的使用对SMA路面的渗水性能有一定的影响;面层材料的厚度和抗渗性能具有正比例关系;建议在评价路面施工质量渗水性能时,采用90％样本量的渗水系数平均值作为检测结果;施工质量变异性造成渗水系数沿路面横向分布,超车道的渗透系数比行车道的大,硬路肩的渗透系数比超车道的大.     

非线性破坏准则下法向受力条形浅锚抗拔力上限计算方法

在上限定理、相关联流动法则基础上,根据非线性破坏准则对法向受力条形浅锚极限抗拔力上限进行计算,其方法是:通过"切线法"引进变量,把锚板上填土的非线性抗剪强度指标ct和φt作为变量参数,对锚板上部填土建立含有变量的速度场,根据外力功率与内部耗能相等原理获得极限抗拔力的目标函数与约束条件;基于MATLAB软件平台,利用"序列二次规划算法"对该问题进行优化求解.计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,计算结果与实际结果相符;非线性参数对锚板的极限抗拔力有重要影响,对非线性岩土体进行线性简化不利于正确评价抗拔基础的承载性能,恰当引入岩土体破坏准则的非线性更加符合工程实际;提高岩土抗剪强度,加大锚板埋深,提高锚板板面粗糙度和锚板倾斜埋置均有利于提高法向受力浅埋条锚基础抗拔承载力.     

基于渗流理论的沥青路面渗入率计算与分析

针对路面面层下设排水基层的路面,考虑路面存在裂缝的情况,采用微管渗流理论和裂缝渗流理论模拟水渗入路面,建立存在裂缝路面的渗入率数学计算模型,得出考虑裂缝沥青路面渗入率的理论计算公式。研究结果表明:规范规定的渗入率计算值150cm3/(h·cm)偏小,采用该渗入率对于路面因使用产生损害后的渗水情况估计不准确,应该根据路面的破损程度如裂缝长度和裂缝宽度以及裂缝密度来估算路面渗入率;当路面水渗入量为常量时,基层透水性材料的渗透系数越大,则透水基层厚度越小;基层透水性材料的渗透系数越小,则透水基层厚度越大。     

基于滑动面搜索的分层土坡稳定性分析新方法

在边坡稳定性分析中,以随机角生成的随机曲线为基础,通过对随机过程进行分析和简化,用可以模拟随机曲线的近似曲线代替随机曲线进行最危险滑动面搜索。将这种滑动面搜索的新方法应用于分层土坡中,其中分层土坡分为水平分层、倾斜分层和斜折线分层这几种型式。选择多个算例与现有成果进行对比分析,并单独考虑软弱夹层对滑动面选择有影响的分层土坡,结合已有研究成果,通过实例分析讨论新方法对该类分层土坡进行稳定性分析时滑动面型式的选择。研究结果表明:采用新方法计算出的最小安全系数略小,得到的最危险滑动面也颇接近,可以证明新方法的有效性;该新方法可直接应用于工程实践。     

土石混合边坡块石随机生成方法与稳定性分析

针对传统边坡稳定性分析方法未考虑土石混合体边坡内部块石的不足,采用MATLAB编制相应程序生成一定级配随机块石数据,再通过AutoCAD将数据文件转化为图形交互文件,导入Midas建立对应的块石边坡网格模型.最后,通过Midas_to_Flac3d接口程序,生成Flac3d模型,用Flac3d内嵌的有限差分强度折减法对块石边坡进行稳定性分析,并探讨土石界面强度等关键参数对土石混合边坡稳定性的影响.计算结果表明,忽略块石的存在将会给边坡稳定性计算结果引起较大的差异,坡体内塑性区并不像均质土坡那样为规则的类圆弧形态,而是在多种塑性区扩展路径的综合作用下呈现出多滑动带现象,滑动带在贯通过程中有明显的绕石效应,滑动带长度较等效均质土坡有明显延长;在所选定接触面参数变化范围内,接触面刚度参数(法向刚度、切向刚度)对边坡安全系数影响较小,而接触面强度参数(摩擦角、粘聚力)对边坡安全系数影响显著.     

沥青路面温度场分布规律与理论经验预估模型

为预估自然环境下沥青路面温度场,基于传热学原理确定路面温度场的主要影响因素,设计现场试验分析路面温度场分布规律,采用量纲分析结合选取修正系数的方法建立路面温度场的理论-经验预估模型.利用本文模型对海南省沥青路面温度场进行预估,并对影响路面温度场的自然因素进行分析.研究结果表明:用当月(7月份)参数对当月(7月份)路面温度进行预估时,本文预估模型在路面不同深度处的平均相对误差不大于5％,将当月(7月份)参数推广到其他月份(8月份、12月份、1月份)时,本文预估模型在路面不同深度处的平均相对误差不大于10％.最大相对误差一般出现在低温时段,高温时段预估精度相对较高;气温是影响全天路面温度的主要因素,太阳辐射是影响高温时段路面温度的主要因素,风速对路面温度的影响不能忽略.     

大颗粒红砂岩高填方路基强夯加固理论与试验研究

假设夯坑周边隆起量较小,夯坑下土柱的侧向变形可忽略,夯坑的体积等于土体夯后孔隙减小的体积,强夯前后土柱质量不变,按照体积相同的原则等效为一圆柱体,推导出大颗粒土体在夯击时其压实度、孔隙比与有效影响深度的理论计算公式以及夯沉量、孔隙比、压实度与夯击能量之间的理论计算公式,利用这一理论对常吉高速公路的路基加固进行施工设计.研究结果表明理论计算结果与实测结果较吻合,证实了上述理论的有效性;强夯后土体的压缩模量提高15%,夯沉量随夯击次数的增加而逐渐减小.     

纵向倾斜地表盾构隧道掌子面三维挤出破坏分析

为完善隧道掌子面稳定性评价体系,基于极限分析上限法,考虑倾斜地表及掘进深度的影响,推导浅埋隧道掌子面三维被动支护力的上限表达式,并进一步采用规划程序优化计算获得了极限支护力最优上限解.研究表明:掌子面支护力与土体黏聚力比随无量纲参数γD/c(γ为土体容重,D为隧道断面直径,c为土体黏聚力)、掘进深度与隧道埋深比、地面超载与黏聚力比大致呈线性变化趋势,而与隧道埋深与断面直径比、地表倾斜角度、内摩擦角呈非线性变化趋势.内摩擦角、地表倾斜角度、隧道埋深与断面直径比和掘进深度与隧道埋深比对被动破坏模式影响显著,而无量纲参数γD/c和地面超载与黏聚力比对被动破坏模式影响较小.     

基于三参数破坏准则的均质边坡稳定性上限分析

非线性特征是岩土体材料的固有特性.研究表明,在此特征条件下,基于旋转失稳机制的均质边坡潜在滑动面并非单一对数螺旋线.本文假定岩土体材料服从三参数非线性强度准则,在极限分析上限定理的基础上,构建了均质边坡旋转失稳机制;通过拟静力方法考虑地震荷载,基于力学平衡方程结合变分原理获得边坡临界滑动面及其应力分布的微分方程组,采用Runge-Kutta方法进行求解,并基于虚功率原理结合免疫算法获得边坡最小临界高度.通过与有限元极限分析法（FELA）的结果进行对比验证了非线性上限变分分析方法的准确性和有效性.在此基础上,分析了无量纲强度参数（T、A、n）、水平地震加速度系数（kx）、边坡倾角（β）等因素对边坡稳定系数（Fn）、潜在滑动面及其应力分布的影响规律.本方法无需假定边坡潜在滑动面,丰富了边坡稳定性非线性分析理论,可为边坡的加固设计提供理论支持和有益参考.