考虑非Darcy渗流和自重应力的一维固结分析

基于饱和黏土中渗流的非Darcy特性和变形的非线性,考虑土体埋深和自重应力的影响,修正了Terzaghi 1维固结方程.为简化计算,建立了以有效应力为求解对象的非线性控制方程,并采用有限差分法建立隐式差分格式对方程进行求解.探讨了综合考虑土体渗流非Darcy特性、埋深、自重应力和变形非线性时的固结特性.计算结果表明:考虑土体自重应力时的孔压消散速率和地基沉降速率都要大于不考虑土体自重时的情况;综合考虑土体自重、非Darcy渗流特性和变形非线性的孔压消散速率和地基沉降速率都可能出现前期快于Terzaghi固结理论解而后期相反的情况.     

大变形固结计算模型及定解条件的探讨

本文考虑了孔隙比与有效应力、孔隙比与渗透系数的非线性关系,建立了一维普遍大变形非线性固结方程,并详细讨论了初始条件及排水、不排水、半排水等边界条件对土体固结的影响.应用显式与隐式差分相结合的方法离散了该方程,以吹填土实验资料为依据,计算了初始固结时土体的非均匀性与土体边界孔隙比随过程变化这两种因素所组合的四种情况.结果表明,本文所建立的大变形计算模型是合理可行的,所建立的固结方程以及半排水情况下的计算式是正确的,可应用于实际工程计算.     

孔隙比变量一维固结方程解析理论

经典Terzaghi固结理论假定固结沉降与超孔压消散间满足线性耦合关系,通过计算土体应力固结度与土体最终沉降量预测沉降发展过程。由于土体固结沉降与超孔压消散间存在不同步耦合效应,沉降发展快于超孔压消散,应用应力固结度预测土体沉降发展误差较大。以孔隙比变量作为固结方程控制变量,根据孔隙比边界条件求解土体固结沉降过程可以有效避开超孔压消散与土体沉降间的滞后耦合效应。以土体连续方程、达西定律、有效应力原理为基础推导孔隙比变量固结方程及边界条件,研究边界条件、土体自重、初始孔隙比分布、非瞬时加载等对土体固结过程与最终效果的影响,比较应力与应变固结度间差异。研究表明初始条件、土体自重等对孔隙比变量解答有较大影响,引起5%左右误差。     

城市地铁隧道施工引起的地面沉降

分析了城市隧道施工引起地表沉降的原因, 主要包括地层损失和在新的应力状态下土层固结与蠕变方面的原因.通常认为地层损失的体积等于隧道地表沉降槽的体积,而忽略了由于隧道施工降水排水和新的应力状态下土层固结引起的沉降变形.以矿山法施工为例,推导了隧道施工在新的状态下的土体内部孔隙水压消散的公式,进而考虑土体的固结引起的沉降变形.研究成果应用到南京地铁Ⅰ号线鼓楼玄武门段,根据具体地质条件和矿山法施工的实施进行理论计算分析,结果表明同时考虑地层损失和土体固结变形计算的地表沉降与实测结果吻合较好.     

考虑固结路径影响的天然沉积土不排水剪切试验研究

针对传统等向固结剪切试验不能反映实际工程中的非等向变形和强度特性的局限,采用GDS应力路径三轴试验仪,对天然沉积结构性软黏土进行了不同固结条件下的不排水剪切试验,探讨不同应力路径对天然沉积土不排水剪切特性的影响.结果表明:相同的平均有效固结应力下土体偏压固结后剪切阶段应力-应变关系曲线的峰值强度大于等向固结的峰值强度;固结过程偏应力的存在提高了土体的总应力强度指标,当控制固结压力终值的剪应力相同时,偏压固结的强度包线相对于等向固结将平行上移;等向固结下当固结压力大于结构屈服压力时,有效应力路径与屈服面具有相似性,剪切屈服破坏后有效应力路径沿着临界状态线下滑;偏应力固结后剪切过程中有效应力路径的走向相对于等向固结发生了向右偏转.     

基坑卸荷回弹变形计算的一种简化分析法

为了有效地计算基坑坑底隆起变形,以基坑坑底所在的平面为基准参考面,把开挖隆起变形看作是坑底土体在上覆土重作用下固结稳定后的卸荷回弹过程,结合土力学中求解地基附加应力的Boussinesq解和“角点法”分析的叠加原理,并考虑残余应力的影响,建立了坑底以下任一深度处土体的卸荷应力和残余应力表达式。同时基于基础沉降计算分层总和法的思路推导了坑底土体回弹量的简化计算公式,从而可用土体的压缩性指标来确定其回弹变形。通过工程实例的对比分析,该简化公式是合理的,且在一定程度上反应了基坑开挖的空间效应。     

天然沉积结构性土的EOP压缩特性

通过对天然沉积原状土和重塑土进行不同排水距离的固结试验,研究了重塑土和原状土的EOP压缩性状,明确了两者性状不同的原因.对于天然沉积结构性土,当固结压力小于结构屈服压力时,土结构性抵抗了土体的变形趋势,蠕动变形甚微,排水路径对其主固结应变量影响不大;当土体处于临界屈服状态时,土结构性丧失,大孔隙坍塌,蠕动变形速率骤增,外加应力引起固结作用而产生的EOP变形量将由于土体较大的蠕交作用而对排水路径产生较大的依赖性,随着固结压力的增大,依赖性逐渐减弱.对于重塑土,排水路径和应力水平对EOP性状的影响规律与原状土屈服后的性状一致,但是由于其EOP压缩曲线位于原状土的下方,相同有效应力下具有较小的孔隙骨架,排水路径和应力水平对EOP性状的影响程度较原状土小.     

基坑降水开挖对坑底不同深度土体影响的试验研究

软土地区基坑施工通常采用分层降水与开挖,基坑降水开挖应力路径对坑底土体的变形及力学特性产生影响,且坑底不同深度土体所受影响不同。采用SLB—1型应力应变控制式三轴剪切渗透仪模拟基坑分层降水与开挖应力路径对坑底以下不同深度土体进行研究;并在应力路径试验之后进行不排水剪切试验。试验结果表明:基坑降水开挖对土体的影响随土体深度的增加而减小,研究针对的工程案例条件下基坑开挖的影响深度约为坑深2.2倍。对于降水路径,第一个降水步产生沉降随着土体深度的增加而减小,表明随深度增加变形模量逐渐增大;变形模量的增大可能与基坑降水引起的欠固结效应有关。对于开挖路径,总回弹值随着土体深度的增加而减小,表明随深度增加变形模量逐渐增大;随着基坑开挖的进行土体变形模量不断减小;变形模量的变化可能与基坑开挖引起的超固结效应有关。超固结比对变形模量具有一定影响,开挖路径土体变形模量E与1/(OCR-1)之间近似呈线性关系。同时,不排水剪切试验得到的应力-应变关系曲线呈现应变软化特性,也体现了基坑开挖过程中的超固结效应。基于基坑降水开挖对不同深度土体产生的不同效应,在研究基坑土体变形时,需要考虑坑底以下不同深度土体力学性质的差异及其对变形的影响。     

半透水边界下土体大变形非线性固结模型

基于一维大变形固结(CS2)模型,引入半透水边界条件,建立了半透水边界下土体大变形非线性固结(IBC)模型.将其计算结果与现有的可以考虑半透水边界条件的小应变线性解析解和小应变非线性数值解进行了对比,验证了本模型的正确性.在此基础上对影响半透水边界土体固结的主要影响因素(应变大小、半透水参数和土体自重)进行了参数分析.结果表明:应力越大,半透水条件下土体固结越快;半透水参数为0.01是完全不透水边界与半透水边界的临界值,而半透水参数为100是半透水边界与完全透水边界的临界值;土体自重对于半透水边界条件下土体固结速率具有重要影响.     

路堤软土地基沉降有限元非线性分析

用Biot固结有限元法对路堤软基沉降作非线性有限元分析 ,计算中考虑了土体侧向变形、水平向渗流对沉降的影响 ;采用非线性本构模型 ,考虑了土体应力、应变关系的非线性特性 ;考虑了施工的逐级加载 .计算结果与实测吻合较好 .     

土体参数随机场模型下边坡稳定可靠性分析

土体参数具有明显的离散性,把土体参数作为独立或相关的随机变量模型进行可靠性研究有一定的局限性．将土性参数视为随机场模型,考虑参数自相关性,根据实测静力触探资料拟合了相关函数,求解了某边坡土体的相关距离,将点方差转化为空间均值方差,按JC法计算了某边坡稳定可靠度指标．结果表明,将按随机场模型计算的可靠度指标要大于按独立或相关随机变量计算的结果,土体客观上存在自相关性,因此按随机场模型计算的可靠度指标更符合实际情况．     

土钉支护在黄土深基坑工程中的应用

结合西安某工程实例,介绍了土钉墙支护技术的具体应用,对土钉支护设计的各项指标进行了计算分析,并对土钉支护的施工工艺、施工质量和设计计算进行了系统的论述。该工程采用土钉支护取得了较好的施工效果,体现了土钉支护的优越性。     

软土地基多层砌体结构房屋基础优化设计

讨论了软土地基浅基础的优化设计原则及合理的基础型式.在地基与基础共同作用分析的基础上,提出了优化设计的数学模型与计算方法.通过某工程实例,验证了软土地基浅基础的优化设计,不仅能改善基础的受力状况,且具有较大的经济效益.     

利用道南膜技术研究土壤-番茄体系中自由态镉离子浓度

采用盆栽实验,研究番茄地上部和根部的生物量及其对镉的吸收量与土壤溶液中自由态镉离子浓度的关系,探索土壤溶液中自由态镉的生物有效性和毒性。在本研究中,土壤自由态镉浓度采用改进的土柱-道南膜技术进行测定,并利用化学平衡模型WinHumicV对镉浓度进行验证。结果表明:测定的自由态镉与模型计算结果具有较高的一致性,占土壤总镉比重约1%的自由态镉是土壤溶液中具有生物有效性镉的主要形态。结论:番茄的生物量及其对镉的吸收量都与土壤溶液中自由态镉离子浓度具有很好的相关性(R2>0.95)。     

被动桩计算模式及考虑土拱效应的计算方法

建立了地面堆载条件下对邻近桩基影响的实用计算模式，将被动桩分为受土体位移作用的被动部分和受土体抗力作用的主动部分分别考虑，以Itos土压力为依据，考虑土体的实际分层和被动区侧移土体成拱效应，计算被动部分桩侧土压力，主动侧作用于桩身上的土体抗力与桩的变形成正比．通过桩的平衡建立位移协调方程，采用有限差分法求解建立的微分方程，并编制了VBA电子表格有限差分程序．最后通过一个工程实例对所提出的被动桩实用计算方法进行了验证．     

应力迁移对软土固结计算的影响

应用Biot软土固结理论,在有限元中考虑土体的拉裂和屈服破坏对计算结果的影响,采用迭代算法,使计算结果更接近实际.以某软基路堤处理为实例,计算了迭代前后的数据,以说明迭代算法的合理性.     

基于GIS的小流域土壤侵蚀评价研究

以重庆市南岸区小流域为研究区域,采用美国通用土壤流失方程(USLE模型)为评价模型,以地理信息系统软件Arcview3.2为分析平台,并在Arcgis支持下,进行小流域土壤侵蚀评价.通过建立数字高程模型、TIN模型,数字化土地利用类型、植被类型、土壤类型等矢量图层,空间数据与属性数据连接,矢量、栅格数据转换,地图代数运算等操作步骤,获取基于栅格数据的小流域土壤侵蚀量和侵蚀强度,并提出了相应的治理措施.     

安庆市土壤颗粒的分形特征研究

以土壤颗粒的机械组成数据为基础,采用分形模型,计算了安庆市土壤颗粒的分形维数.结果表明:土壤颗粒分形维数D为2.6020-2.8790,平均值为2.7537.由于不同样点土壤的颗粒组成及质地不同,土壤颗粒的分形维数差别很大,D随土壤质地的变细而增大.从空间分布上看,研究区域的西北部和东南部D值较大,而中部及小部分山区土壤颗粒分形维数相对较小.分形维数为2.7131-2.7690的土壤分布面积最大,达到6150.6km2,占安庆总面积的40.2%.土壤分形维数和土壤质地、土壤类型、母质、植被以及地形等环境因子密切相关.     

变参数土层中单桩水平动力阻抗的简化计算

给出一个求解变参数土层中单桩水平动力阻抗的简化计算方法 ,即把变参数土层等效为均匀土层 ,把变参数土层中单桩水平动力阻抗的计算转化为均匀土层中单桩水平动力阻抗的计算 .算例表明 ,选取合适的等效权函数 ,可以得到较为满意的结果     

水泥土桩下卧土层竖向应力的三维弹性有限元分析

应用三维等参数弹性有限单元法，考虑承台桩土相互作用，对一水泥土桩下卧土层的竖向应力进行了计算，并对其结果进行了分析