山区高速公路沟谷软基处理技术研究
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摘要
公路是国民经济持续发展的基础。随着我国高速公路网建设的进一步推进,特殊地区的不良地基会越来越多的出现在公路建设过程中,我国是一个多山国家,山区沟谷软基在特殊地区的不良地基中占有重要地位。目前,在山区沟谷软基的处理中,尚无规范和成熟技术可以参考,因此,发展山区高速公路沟谷软基处理技术具有重要意义。
山区沟谷软基的主要特点表现在两个方面:一是沟谷地势较低,排水不畅,地基土体长年呈饱和、过饱和状态,并且上覆一定厚度的物理力学指标极差的淤泥层;二是山区施工环境较差,材料运输、电力供应存在一定的难度。这些特点决定了山区沟谷软基的处理必须借鉴、移植其它行业的软基处理方法,结合其技术特点和山区沟谷土质及工程地质方面具体情况,研究探讨其适用性并进行技术改造,在某些情况下,还需提出新的地基处理方法。
本文依托赣定高速公路的现场试验,在室内计算机模拟和模型试验的基础上,重点研究了三种沟谷软基的处理新技术:
(1)爆破挤淤法处理山区沟谷软基的技术研究。根据土力学和爆炸力学的基本原理,给出了陆上爆破挤淤法的作用机理,并推导了一定层厚的淤泥下爆破所需的药量公式;现场试验建立了陆上爆破挤淤法施工的工艺体系和质量检测体系,分析了试验过程出现的各种现象;
(2)夯实水泥土桩联合土工格栅复合地基处理软弱地基的技术研究。在有限元仿真分析和离心模型试验的基础上,给出了夯实水泥土桩联合土工格栅复合地基处理软基的工作机理,分析了桩与格栅在复合地基中表现出来的各种性状;现场试验建立了夯实水泥土桩联合土工格栅处理软弱地基的施工工艺体系和质量检测体系;
(3)多桩型复合地基处理软弱地基的技术研究。通过有限元仿真模拟,给出了多桩型复合地基的载荷传递机理和沉降变形特征;现场试验给出了多桩型复合地基的施工工艺体系和质量检测体系。
理论分析和现场试验的检测结果表明,本文提出的三种山区沟谷软基处理新技术可以很好的满足工程承载力和变形要求,并且适应山区特殊的施工环境,为特殊条件下的软基处理提供了切实可行的新方法。
With the further construction of highways, which are the foundations of thesustained development of the national economy, there are increasing weak soilfoundations in special areas. And soft foundation in mountain area occupies animportant place in the weak soil foundation in our country. As yet there are nocriterion and ripe techniques that can be referenced to improve soft foundation inmountain area. Therefore, it is important to develop new methods for improving thesoft foundation in mountain area.
There are two primary characteristics of soft foundation in mountain area: Firstly,the topography of vale in mountain area is comparatively low, drainage is impeded,and the soil, on which there is certain thickness of silt whose physical mechanicsindexes are very bad, is usually in a state of saturation and over saturation;secondly,construction environment in mountain area is worse and there are some difficulties inmaterial transport and power supply. In this case, the conventional soil stabilizingtechniques can not be referenced for the improvement of soft foundation in mountainarea. The conventional technical characteristics should be combined with soiltexture in mountain area and concrete conditions in engineering geology, theirapplicability should be researched and technical reform should be carried out, andeven new methods should be developed in some conditions.
Based on the field tests of Gan-ding highway, three new methods to improve softfoundation in mountain area are developed according to computer simulation andmodel tests.
(1) The technical research of blasting toe-shooting method to improve the softfoundation. According to the basic theory of soil mechanics and explosion mechanics,the action mechanism of blasting toe-shooting method on land has been presented andthe charge quantity function under certain thickness of silt has been educed;based on fieldtest, technology system and quality detection system of the construction of blastingtoe-shooting method on land having been advanced and every phenomenon during test hasbeen analyzed.
(2)The technical research of soil-cement pile and geogrid compositefoundation to improve the soft foundation. Based on finite element emulation andcentrifugal model test, the action mechanism of this composite foundation has been
advanced and every character of pipe and geogrid has been analyzed;according tofield test construction technology system and quality detection system of thiscomposite foundation have been advanced.(3) The technical research of multi-types-pile composite foundation toimprove the soft foundation. The load transfer behavior of multi-type-pipe compositefoundation and the character of subsidence deformation have been analyzed by use ofFEM;according to field test construction technology system and quality detectionsystem of this composite foundation have been advanced.The results of theoretical analyses and field test show that the three new methodsto improve soft foundation in mountain area can satisfy the requirements of bearcapacity and deformation, can be used in special construction environment andprovide new feasible methods to improve soft foundation under special condition.
山区沟谷软基的主要特点表现在两个方面:一是沟谷地势较低,排水不畅,地基土体长年呈饱和、过饱和状态,并且上覆一定厚度的物理力学指标极差的淤泥层;二是山区施工环境较差,材料运输、电力供应存在一定的难度。这些特点决定了山区沟谷软基的处理必须借鉴、移植其它行业的软基处理方法,结合其技术特点和山区沟谷土质及工程地质方面具体情况,研究探讨其适用性并进行技术改造,在某些情况下,还需提出新的地基处理方法。
本文依托赣定高速公路的现场试验,在室内计算机模拟和模型试验的基础上,重点研究了三种沟谷软基的处理新技术:
(1)爆破挤淤法处理山区沟谷软基的技术研究。根据土力学和爆炸力学的基本原理,给出了陆上爆破挤淤法的作用机理,并推导了一定层厚的淤泥下爆破所需的药量公式;现场试验建立了陆上爆破挤淤法施工的工艺体系和质量检测体系,分析了试验过程出现的各种现象;
(2)夯实水泥土桩联合土工格栅复合地基处理软弱地基的技术研究。在有限元仿真分析和离心模型试验的基础上,给出了夯实水泥土桩联合土工格栅复合地基处理软基的工作机理,分析了桩与格栅在复合地基中表现出来的各种性状;现场试验建立了夯实水泥土桩联合土工格栅处理软弱地基的施工工艺体系和质量检测体系;
(3)多桩型复合地基处理软弱地基的技术研究。通过有限元仿真模拟,给出了多桩型复合地基的载荷传递机理和沉降变形特征;现场试验给出了多桩型复合地基的施工工艺体系和质量检测体系。
理论分析和现场试验的检测结果表明,本文提出的三种山区沟谷软基处理新技术可以很好的满足工程承载力和变形要求,并且适应山区特殊的施工环境,为特殊条件下的软基处理提供了切实可行的新方法。
With the further construction of highways, which are the foundations of thesustained development of the national economy, there are increasing weak soilfoundations in special areas. And soft foundation in mountain area occupies animportant place in the weak soil foundation in our country. As yet there are nocriterion and ripe techniques that can be referenced to improve soft foundation inmountain area. Therefore, it is important to develop new methods for improving thesoft foundation in mountain area.
There are two primary characteristics of soft foundation in mountain area: Firstly,the topography of vale in mountain area is comparatively low, drainage is impeded,and the soil, on which there is certain thickness of silt whose physical mechanicsindexes are very bad, is usually in a state of saturation and over saturation;secondly,construction environment in mountain area is worse and there are some difficulties inmaterial transport and power supply. In this case, the conventional soil stabilizingtechniques can not be referenced for the improvement of soft foundation in mountainarea. The conventional technical characteristics should be combined with soiltexture in mountain area and concrete conditions in engineering geology, theirapplicability should be researched and technical reform should be carried out, andeven new methods should be developed in some conditions.
Based on the field tests of Gan-ding highway, three new methods to improve softfoundation in mountain area are developed according to computer simulation andmodel tests.
(1) The technical research of blasting toe-shooting method to improve the softfoundation. According to the basic theory of soil mechanics and explosion mechanics,the action mechanism of blasting toe-shooting method on land has been presented andthe charge quantity function under certain thickness of silt has been educed;based on fieldtest, technology system and quality detection system of the construction of blastingtoe-shooting method on land having been advanced and every phenomenon during test hasbeen analyzed.
(2)The technical research of soil-cement pile and geogrid compositefoundation to improve the soft foundation. Based on finite element emulation andcentrifugal model test, the action mechanism of this composite foundation has been
advanced and every character of pipe and geogrid has been analyzed;according tofield test construction technology system and quality detection system of thiscomposite foundation have been advanced.(3) The technical research of multi-types-pile composite foundation toimprove the soft foundation. The load transfer behavior of multi-type-pipe compositefoundation and the character of subsidence deformation have been analyzed by use ofFEM;according to field test construction technology system and quality detectionsystem of this composite foundation have been advanced.The results of theoretical analyses and field test show that the three new methodsto improve soft foundation in mountain area can satisfy the requirements of bearcapacity and deformation, can be used in special construction environment andprovide new feasible methods to improve soft foundation under special condition.
引文
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