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离心模型试验预测中等压缩性土地基沉降的可行性

蒋关鲁 胡润忠 李安洪

蒋关鲁, 胡润忠, 李安洪. 离心模型试验预测中等压缩性土地基沉降的可行性[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(6): 17-23. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.003
引用本文: 蒋关鲁, 胡润忠, 李安洪. 离心模型试验预测中等压缩性土地基沉降的可行性[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(6): 17-23. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.003
JIANG Guan-lu, HU Run-zhong, LI An-hong. Feasibility of predicting settlement of medium compression soil foundation with centrifuge model tests[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(6): 17-23. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.003
Citation: JIANG Guan-lu, HU Run-zhong, LI An-hong. Feasibility of predicting settlement of medium compression soil foundation with centrifuge model tests[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(6): 17-23. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.003

离心模型试验预测中等压缩性土地基沉降的可行性

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.003
基金项目: 

铁道部科技研究开发计划项目 2010G003-F

详细信息
    作者简介:

    蒋关鲁(1962-), 男, 浙江富阳人, 西南交通大学教授, 工学博士, 从事路基工程与岩土工程研究

  • 中图分类号: U416.1

Feasibility of predicting settlement of medium compression soil foundation with centrifuge model tests

More Information
  • 摘要: 应用TLJ-2型土工离心试验机, 采用停机加载法与变加速度加载法, 研究了海南东环客运专线和胶济客运专线中等压缩性土地基的沉降特性, 并与现场填筑试验结果进行了对比, 分析了应用离心模型试验方法预测原型地基沉降的主要影响因素与预测精度。研究结果表明: 采用2种离心模型试验方法所得地基沉降比现场填筑试验值大, 且随着地基深度增大, 沉降修正系数减小, 沉降差异增大; 在现场填筑试验中, 地基表层6.0m范围内产生的沉降占地基总沉降的比例大于45%, 而离心模型试验的比例小于20%;2种离心模型试验方法产生的地基沉降具有相似的沉降特性, 路基填筑期完成的沉降占总沉降比例相同, 均为88%, 但采用停机加载法产生的地基沉降比变加速度法大1倍左右。可见, 采用2种离心模型试验方法均较难预测原型中等压缩性土地基的沉降, 但可进行定性分析。

     

  • 图  1  模型尺寸与仪器埋设

    Figure  1.  Model sizes and instrument collocations

    图  2  模型制作

    Figure  2.  Model making

    图  3  荷载、地基沉降与时间关系

    Figure  3.  Relationships of loads, foundation settlements and time

    图  4  加载期沉降占总沉降比例

    Figure  4.  Percentages of immediate settlements to total settlements

    图  5  地基面总沉降

    Figure  5.  Total foundation settlements

    图  6  未扣除加载期沉降时荷载、沉降与时间关系

    Figure  6.  Relationships of loads, settlements and time with loading stage's settlements

    图  7  扣除加载期沉降后荷载、沉降与时间关系

    Figure  7.  Relationships of loads, settlements and time without loading stage's settlements

    表  1  地基土物理参数

    Table  1.   Physical parameters of foundation soils

    断面 土名 参数
    深度/m 含水量/% 干密度/(g·cm-3)
    DK67+620(停机加载法) 花岗岩全风化土(1) 0~6.0 26.52 1.53
    花岗岩全风化土(2) 6.0~18.0 28.01 1.52
    花岗岩全风化土(3) 18.0~24.0 35.37 1.46
    DK67+630(变加速度加载法) 花岗岩全风化土(1) 0~6.0 25.45 1.55
    花岗岩全风化土(2) 6.0~15.0 27.88 1.53
    花岗岩全风化土(3) 15.0~21.0 32.08 1.49
    DK218+950(停机加载法) 粉质粘土 0~11.2 9.11 1.80
    粉土 11.2~18.2 14.98 1.70
    黄土质粉质粘土 18.2~28.1 19.85 1.65
    DK218+950(变加速度加载法) 粉质粘土 0~11.2 9.35 1.80
    粉土 11.2~18.2 14.63 1.71
    黄土质粉质粘土 18.2~28.1 19.94 1.65
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    表  2  恒载期地基应力对比

    Table  2.   Comparison of foundation stresses under constant loads

    海东线 DK67+620(停机加载法) DK67+630(变加速度加载法)
    距地基面深度/cm 0 3.8 8.0 0 4.0 8.0
    地基应力/kPa 总应力 自重应力 总应力 自重应力 总应力 自重应力 总应力 自重应力 总应力 自重应力 总应力 自重应力
    施加的路基荷载 第1级 24.0 0.0 65.4 42.6 114.4 91.2 20.4 0.0 33.0 11.3 44.5 22.9
    第2级 41.4 0.0 82.1 42.6 128.3 91.2 34.7 0.0 52.5 22.4 70.2 45.6
    第3级 57.3 0.0 96.1 42.6 139.5 91.2 53.4 0.0 81.5 33.7 108.3 68.4
    第4级 82.6 0.0 118.0 42.6 158.1 91.2 79.5 0.0 117.0 45.0 154.4 91.3
    胶济线 DK218+950(停机加载法) DK218+950(变加速度加载法)
    距地基面深度/cm 0 4.0 14.7 0 4.0 14.7
    地基应力/kPa 总应力 自重应力 总应力 自重应力 总应力 自重应力 总应力 自重应力 总应力 自重应力 总应力 自重应力
    施加的路基荷载 第1级 31.2 0.0 87.7 61.8 244.9 236.1 26.5 0.0 38.1 15.5 71.7 59.0
    第2级 73.4 0.0 126.6 61.8 279.8 236.1 56.9 0.0 82.4 30.8 154.1 117.7
    第3级 88.9 0.0 141.7 61.8 283.4 236.1 81.0 0.0 119.6 46.2 220.0 176.6
    第4级 103.6 0.0 153.2 61.8 288.0 236.1 99.7 0.0 152.3 61.6 294.5 235.4
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    表  3  地基沉降对比

    Table  3.   Comparison of foundation settlements

    试验断面 距地基面深度/m 离心模型试验 现场填筑试验[12] 沉降修正系数
    未扣除加载期沉降 扣除加载期沉降 总沉降/mm 填筑期沉降占总沉降比例/% 未扣除加载期沉降 扣除加载期沉降
    总沉降/mm 填筑期沉降占总沉降比例/% 总沉降/mm 填筑期沉降占总沉降比例/%
    海东线DK67+620(停机加载法) 0 808.2 89 173.7 51 123.0 95 0.15 0.71
    6.0 660.0 88 153.5 48 56.0 93 0.09 0.36
    10.5 526.3 87 124.8 43 40.0 93 0.08 0.32
    海东线DK67+630(变加速度加载法) 0 420.4 89 154.6 69 114.0 94 0.27 0.74
    6.0 355.7 87 129.7 66 62.0 95 0.17 0.48
    13.0 270.6 89 98.0 69 40.0 93 0.15 0.41
    胶济线DK218+950(停机加载法) 0 438.4 89 107.0 54 96.0 92 0.22 0.90
    胶济线DK218+950(变加速度加载法) 0 228.1 88 70.4 61 96.0 92 0.42 1.36
    6.4 213.7 88 69.3 59 42.4 94 0.20 0.61
    11.0 198.7 86 64.4 60 26.2 94 0.13 0.41
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    表  4  地基压缩量对比

    Table  4.   Comparison of foundation compressions

    试验断面 关键参数 离心模型试验 现场填筑试验[12]
    未扣除加载期沉降 扣除加载期沉降
    海东线DK67+620(停机加载法) 计算深度/m 0~6.0 0~10.5 0~6.0 0~10.5 0~6.0 0~10.5
    压缩量占总沉降比例/% 18.3 34.9 11.6 28.2 54.5 67.5
    计算深度/m 0~6.0 6.0~10.5 0~6.0 6.0~10.5 0~6.0 6.0~10.5
    单位厚度压缩量/mm 24.7 29.7 3.4 6.4 11.2 3.6
    海东线DK67+630(变加速度加载法) 计算深度/m 0~6.0 0~13.0 0~6.0 0~13.0 0~6.0 0~13.0
    压缩量占总沉降比例/% 15.4 35.6 16.1 36.6 45.6 64.9
    计算深度/m 0~6.0 6.0~13.0 0~6.0 6.0~13.0 0~6.0 6.0~13.0
    单位厚度压缩量/mm 10.8 12.2 4.2 4.5 8.7 3.1
    胶济线DK218+950(变加速度加载法) 计算深度/m 0~6.4 0~11.0 0~6.4 0~11.0 0~6.4 0~11.0
    压缩量占总沉降比例/% 6.3 12.9 1.6 8.5 55.8 72.7
    计算深度/m 0~6.4 6.4~11.0 0~6.4 6.4~11.0 0~6.4 6.4~11.0
    单位厚度压缩量/mm 2.3 3.3 0.2 1.1 8.4 3.5
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  • 收稿日期:  2011-07-17
  • 刊出日期:  2011-12-25

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