塑料排水板超载预压处理下高速公路软基沉降的数值模拟.pdf

2 0 1 6 年 O 3 月第 0 3 期 城 市道桥 与防洪 道路交通4 3 D O I ： 1 0 1 6 7 9 9 e n k i e s d q y th 2 0 1 6 0 3 0 1 2 塑料排水板超载预压处理下高速公路软基 沉降的数值模拟 曾 欢 ( 同济大 学建筑 设计 研究 院 ( 集 团 ) 有 限公 司 ， 上海 市 2 0 0 0 9 2) 摘 要： 通过对某核电站进厂公路塑料排水板超载预压处理路段调研工程地质条件 ， 得到土体参数， 采用等价竖墙法建立有限 元模型， 分析软基沉降过程中路堤有效应力、 超孔隙水压力和沉降的变化情况。 结果显示在填土开始至达到设计填土高度过程 中， 土体内的超静孔隙水压力增大。超静孔隙水压力的增大会导致路基土体的有效应力减小 ， 进而降低土体的抗剪强度， 影响 路基稳 定 。 因此路 基填筑过 程中应加强 沉降 以及侧 向水平位移 的监测 ， 确保 路基 的稳定 。 同时通过现 场沉降监测 的结 果验证了 有 限元模 型 的合 理性 ， 证实 等价竖墙法 用于解决塑 料排水板超 载预压处理 下公路软基沉 降模拟 的合理性 。 关键 词 ： 软土 地基 ； 塑料排水 板超 载预压处 理 ； 有 限元 ； 沉 降变形 中图分类号 ： U 4 1 6 1 文献标志码： B 文章编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 6 ) 0 3 0 0 4 3 0 3 0 引言 道 路在运营期间 的不均匀沉 降 ， 无 论对路基 、 路 面 、行 车速度还是对行车安全都会造 成很大 的 危害 。在软土路基 的处理应用中 ， 由于塑料排水板 具有施工方便 、 处理效果 良好以及经济性比较好 ， 在高等级道路的建设 中被广泛的采用【 ” 。塑料排水 板处 理属 于排水 固结法 软基处 理方 式 的一种 ， 排 水 固结工程是治本的软土工程， 适用 于大面积 的软 土加 固f 2 1 。排 水 固结法的机理是通过预压荷载 ， 使 被加固土体 中的孔隙水排出， 有效应力增加， 土中 孔隙体积减小， 密度加大 ， 土体强度得到提高， 地 基承载力也得 到提高 。 目前对塑料排水板 处理方 式最终沉 降量 的计算 和预测 ，还没有较 为有效 的 方法 ， 传统设计理论偏差较大， 仍然需要研究 。笔 者 以江苏地 区某 市新 建主干路路堤试验 塑料排水 板超载预压处 理的典型断面为例 ，建立 有限元模 型 ， 并将计算沉降量与实测结果对 比分析 。 1 工程概况和地质条件 该道路是 福建地 区某 核电站进厂公路 ，是连 接该核 电站 与沈海 高速 公路的主要通道 。拟建 场 地属滨海 相丘 陵剥蚀地 貌， 地势平缓 ， 养 殖渔塘 密 布， 气候温 暖 、 潮湿 、 多雨 ， 年平均 降水量 2 0 0 0 mm 左右，地表水主要为海水， 受海水涨落影响较大。 该 收稿 日期 ： 2 0 1 5 1 1 -1 1 作者简 介 ： 曾欢 ( 1 9 8 4 一) ， 女 ， 江西 九 江人 ， 工程 师 ， 从 事公 路 、 城 市道 路设计 工作 。 公路计算行 车速度 8 0 k m， 路基宽度为 1 2 m， 路基 设计平均填筑高度为 4 0 m。地区软土基本特性为 高含水量 、 高压缩性 、 低强度 、 低渗透性 。主要压缩 层为淤泥 ， 广泛 分布于场地上 部 ， 灰色 ， 浅黄色 ， 青 灰色， 饱和， 流塑， 松散， 夹薄层中砂土， 含腐殖质及少 量贝壳碎片。淤泥质土是第二层软弱土层， 分布于 场地上部 ， 灰色 ， 饱 和 ， 软塑 ， 粘性 强 ， 含腐殖质 ， 偶 见贝壳碎片。 2 有 限元模型 建立 2 1 砂井平面应变等效 目前已有的排水固结二维平面问题的计算模 型中 ， 砂井排水 固结法处理软基 的计算较为成熟 。 通 常情况下 竖向排水板可 以简化成等效 的砂墙 进 行计算 ，因此本文 中选用刘加才提 出的等价砂墙 法【 3 来计算排水板路基问题。等效砂墙法能确保 转换为平面应变有 限元分析的准确性； 转换公式简 单， 在没有降低理论精度的情况下不需考虑竖墙涂 抹壁， 极大地方便了平面应变有限元网格的划分和 计算 。 文 中选取的计算断面的路基处理方式是塑料排 水板( 1 0 0 mm 4 5 mm) ， 间距 d = 1 4 m， 按正三角形 布置打设深度 9 m。故等效砂井直径 d w = 2 ( a + b ) 1 T = 6 7 m m， 有效影响直径 = 1 0 5 d = 1 4 7 m， 井径比 n = d e d = 2 1 9 4 。竖墙作用长度为、 3 d 2 ， 宽度为 2 ， 根据竖墙和竖井作用面积相等原则可得 = 2 X 、 2 ， B w = 1 3 6 m m； B = n 2B w = 0 7 6 m m， 蛔 = O 1 5 k 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m