基于地基载荷板试验的弦线模量探讨

介绍了弦线模量提出的学术背景、弦线模量的定义,说明如何获取弦线模量,并就弦线模量所蕴藏的学术意义展开了深入挖掘和分析,认为载荷板试验曲线可视为一种本构关系;从地基附加应力和地基模量的角度出发,说明弦线模量在地基沉降计算上是合理的.分析了载荷板试验曲线与室内压缩试验曲线异同点,并说明这是导致两种地基沉降计算结果差异的根本所在.阐明了弦线模量和其他几种模量的关系,说明弦线模量与弹性模量不同,它既与材料的性质有关,又与应力水平有关,反映了材料的非线性性质.结合自己的研究工作,说明弦线模量可用于高速铁路地基沉降计算,且精度很高;最后就弦线模量所引发的问题进行讨论,指出了原位土力学是今后的一个新的发展方向.     

采用修正割线模量法分析地基的非线性沉降

提出了一种考虑时间因素的地基非线性沉降计算新方法,即修正割线模量法．该方法的计算原理是利用反馈修正技术依据地基载荷试验曲线反求各级荷载下地基土不同附加应力水平区段的修正割线模量,附加应力计算采用Boussinesq弹性理论解,采用分层总和法计算地基沉降．采用修正割线模量法对Briaud和Gibbens（1993）所做的一系列砂土地基中的基础加载试验成果进行分析．通过对不同基础加载试验曲线进行归一化处理,获得不同尺寸基础的荷载与相对沉降的归一化曲线,该曲线与计算曲线相吻合;采用修正割线模量法计算得到的不同尺寸基础对应于沉降25mm及150mm的荷载Q25及Q150与实测结果的误差在10％以内,根据南侧及北侧3m基础30min加载试验确定的蠕变指数m分别为0．036和0．030,计算得到2014年（20年后）2个3m基础所发生的总沉降分别为39．6mm和36．7mm．     

黄土地基变形计算的形变法

本文根据伊留申(A.A.Ilyushin)的形变理论,以单一广义应力-应变曲线的割线模量为基础,建立了黄土的应力-应变全量本构关系和黄土地基沉降量计算公式。公式较全面地反映了地基变形中的体变、形变部分和应力路径及非线性的影响,可适用于不同形式(如理想型和软化型等)应力-应变曲线。公式计算的地基的荷载-沉降(P～S)曲线与几个场地的现场试验的实测值基本吻合。     

侧限条件下泡沫轻质土压缩特性研究

为更好地分析泡沫轻质土在侧限条件下的压缩特性,探究轻质土压缩性能与施工后沉降之间的关系,利用GDG系列高压固结仪对在标准养护条件下28 d和120 d的泡沫轻质土进行了压缩试验,分析了其压缩曲线特性和沉降的关系,比较了其与普通混凝土、土体等材料压缩性的差异,并确定了其侧限压缩模量、临界压应力与龄期的关系,以及压缩模量随龄期变化的规律。研究结果表明:泡沫轻质土压缩曲线呈典型的反"S"型,可分为三个阶段;泡沫轻质土养护龄期越长,压缩临界荷载就越大,抵抗变形能力也越强,且龄期主要影响压缩曲线第一阶段;泡沫轻质土侧限压缩模量随荷载的增加而先增加后减小,当荷载超过1 200 kPa时,出现塑性变形,发生破坏。     

南京河西地区软土压缩蠕变特性试验研究

研究软土的压缩蠕变规律对于软土地区各类建筑物的长期稳定性和运行安全性十分重要.利用单向固结仪,进行不同荷载条件下南京河西地区软土压缩试验,获得了软土在单向压缩条件下应力与应变关系及应变与时间关系,试验结果表明:南京河西地区软土在单向压缩条件下的应力应变关系可用双曲线函数进行模拟,并且可用割线模量法概化应力应变关系;此外根据不同加荷条件下的蠕变试验结果,得出南京河西地区软土具有非线性蠕变特性;可用对数函数描述软土蠕变规律.研究结果可为南京河西地区软土地基的沉降和工后沉降计算提供依据.     

基于能量法柔性桩复合地基的沉降计算

为精确计算柔性桩复合地基沉降,对基于能量法的沉降计算方法进行研究。首先,以荷载传递法为基础,假设桩侧摩阻力与桩土相对位移满足弹塑性关系,推导出桩体及桩间土的能量方程,建立柔性桩复合地基的系统总势能表达式,基于最小势能原理获得桩土的荷载分担值;然后,采用修正剑桥模型计算桩间土的压缩量,同时引入柔性桩应力应变特性曲线计算桩体压缩量,其与下卧层压缩量之和即为复合地基沉降量。最后,利用该方法对室内试验和既有案例进行建模与计算。研究结果表明:复合地基沉降量计算值与实测值相吻合,验证了该计算方法的正确性。     

砂土地基中五个扩展基础加载试验成果的分析

采用修正弦线模量法对Briaud和Gibbens所做的一系列砂土地基中的基础加载试验成果进行比较分析.首先对不同基础加载试验曲线进行归一化处理,获得不同基础荷载与相对沉降的归一化曲线,该曲线与计算曲线相吻合;其次,对基础加载后分层土随深度变化的应变规律进行总结,修正弦线模量法计算结果除基底附近浅部土层外,其余土层大致吻合,其应变值随深度增加而减少,基底附近浅部土层例外的原因在于基底粗糙度对地基的侧向变形.分析结果表明:修正弦线模量是一种地基的等效模量,采用该模量按分层总和法预测地基在各级荷载下的总沉降比较可靠,但预测每一分层土的沉降还不够准确,原因在于修正模量法未考虑基础底面粗糙度对地基土侧向变形的约束作用.     

柔性荷载下粉喷桩复合地基变形特性试验研究

进行了粉喷桩复合地基载荷试验,在桩顶和桩周土面埋设了沉降标分别观测桩顶和桩周土面沉降.研究表明:荷载板沉降与桩间土面沉降十分接近,桩间土地面沉降明显大于桩顶沉降,主要表现为桩体部分刺入路基内,柔性荷载下桩土变形不满足等应变条件.在某一深度L0处存在等沉面,即该位置处桩体沉降与桩间土沉降相等.对此提出了一种柔性路基下水泥土桩复合地基沉降计算方法,该方法将压缩层分为3层;a.等沉面以上加固层;b.等沉面以下加固层;c.下卧层,地基沉降为3层土的压缩变形之和,a层的压缩变形可按改进应力修正法计算,b和c层压缩变形可按应力修正法计算.通过工程实例验证了所提出的计算方法.     

对采用割线模量法进行沉降计算所存在问题的探讨

针对采用割线模量法进行沉降计算的结果偏小,导致工程上的不安全,通过对分层总和法和割线模量法的比较,分析了导致割线模量法计算结果在工程上偏于不安全的原因,指出主要是压缩应变定义的初始状态不同所致。此外,还对比分析了当假设压实黄土压缩应力-应变关系符合不同函数模型时的差异,指出假设的应力-应变关系函数模型也是影响地基沉降计算结果的主要原因之一。     

采用修正弦线模量法预测基础的非线性沉降

提出在无粘性土地基中依据载荷试验测试数据反求不同应力水平条件下地基土的修正弦线模量,然后采用该参数预测地基非线性沉降的计算方法,并采用Briaud和Gibbens所做的一系列砂土地基中的基础加载试验成果进行验证.验证时首先根据1m×1m小基础的荷载沉降观测资料反求地基土的修正弦线模量,然后采用分层总和法计算1.5 m×...     

含软土夹层地基高压旋喷桩加固方法研究

含软土夹层地基,用高压旋喷桩仅加固中间软土夹层,不仅可以提高软土地基承载力,相对于传统的桩基加固方法也降低了造价。结合芜湖高压旋喷桩加固软土夹层工程项目,提出了含软土夹层地基高压旋喷桩加固方法,进行了不同位置、不同掺入比、不同龄期下的水泥土的无侧限抗压强度试验和压缩试验,通过对比分析得到合理的掺入比,并得到试件90 d后的无侧限抗压强度和压缩模量。通过理论计算分析了各层土的应力,计算了各层土的沉降,结果表明含软土夹层地基采用高压旋喷桩加固后地基的强度和沉降量均满足设计要求。     

延安地区压实Q2、Q3黄土变形特性分析

本项研究针对延安地区压实Q₂、Q₃黄土做了大量的室内侧限压缩固结试验.针对压实黄土变形特性的影响因素,建立适用于表征侧限条件下压实黄土应力-应变关系的最佳拟合模型.在此基础上分析了最优含水率条件下割线模量与垂直压应力及割线模量与压实度的关系,提出了普遍适用的压实黄土加载本构模型.研究结果表明:压实Q₂黄土固结完成之后土体密实度高,含气量少,渗透性小,外加荷载作用下附加变形量小,是良好的地基填筑材料.Gunary模型适用于表征侧限条件下压实Q₂、Q₃黄土的应力-应变关系,拟合精度高,稳定性好.由Gunary模型转化后得到的割线模量与垂直压应力的关系式涵盖了低压实度情况下的线性关系和高压实度情况下的非线性关系两种情况,具有更好的适用性.     

松散型砂介质复杂本构关系的构建

利用侧限压缩试验，研究了松散型砂在侧限应力状态下的力学行为，描述型砂压实状态的物理量，提出了型砂的瞬时压缩模量与压缩状态相关的假设．基于增量形式的广义虎克定律，推导了压实过程中与型砂的等效应变和初始状态量相关的瞬时压缩模量的数学表达式．构建了侧限压缩试验条件下幂函数形式的型砂本构关系，研究了型砂的重要状态量紧实率与所构建的型砂本构模型之间的关系，并用试验数据对理论推导的计算结果进行验证，结果吻合较好．     

基于浸水载荷试验的粗粒填土地基工程特性研究

以贵州省凯里市某建筑场地的大区域粗粒填土地基土为例,对填土的物源组成、粒度级配、最大干密度、最优含水率、压实度、密实度等物理力学指标进行了室内实验和原位测试研究的基础上,选择3个代表性试验点开展了初始浸水压力为200 k Pa的浸水载荷试验研究。研究发现粗粒填土地基浸水载荷试验的荷载与沉降关系曲线表现出四个不同变形特征的变形阶段,即细颗粒压缩变形阶段、细颗粒软化蠕变变形阶段、粗颗粒压缩变形阶段和粗颗粒剪切滑移变形阶段。结合填土地基的粒度组成和结构特征,分析了各变形阶段对应的内在变形机理。研究认为,揭示粗粒填土地基的变形机理对建筑物地基采用变形控制设计具有重要的指导意义,有利于克服填土地基上因填土不均匀性造成建筑物不均匀沉降的传统难题。     

低路堤下长江漫滩相沉积土的工程特性评价

针对长江漫滩典型沉积土的薄壁样,通过一系列室内物理力学试验,利用固有压缩曲线(ICL)作为描述原状土压缩特性的基准框架,探讨了该区域土层的基本特性.结果表明,长江漫滩相天然沉积软土具有强结构性.根据结构性土的孔隙比e由固有孔隙比er与附加孔隙比es所组成,且在屈服后阶段,es与固结压力óv'成反比关系,及屈服前零压缩的理想状态,确定了原位屈服应力与原位压缩曲线.结合CPTU原位测试结果,从天然压缩特性和固结性状方面,分析得出了在低路堤结构下,附加应力未达到原位结构屈服应力,地基处于屈服前状态,长江漫滩相沉积土平均固结指标较大,地基沉降稳定快.为充分利用天然沉积土的结构强度,地基处理适宜浅层处置方案.     

CFRP加固高强混凝土的本构模型研究

利用主动侧限混凝土柱的轴向压缩本构模型,结合多轴应力下的混凝土破坏准则,建立了CFRP加固高强混凝土的轴向压缩本构关系,并与CFRP加固高强混凝土柱的轴心受压试验结果进行对比分析.结果表明:采用理论模型计算的碳纤维布约束高强混凝土的应力-应变曲线与试验曲线吻合较好.     

考虑模量变化与三维应力影响的地基沉降分析方法

鉴于三维应力作用下土变形模量变化的根本原因在于体积变化,首先视地基土是由孔隙与土颗粒骨架组成的两相介质,将地基土单元抽象为空心球壳单元,利用Walsh公式及体积应力作用下的球壳位移计算公式,导出了地基土变形模量、土颗粒骨架变形模量与地基土孔隙率之间的关系模型,在此基础上,考虑地基土变形模量变化的非线性特征,引进分级加载思想,建立了增量体积应力作用的地基土变形模量变化的递推关系模型,然后,考虑三维应力影响,联合引进分层总和与分级加载的思想,利用前述地基土增量体积应力作用的地基土变形模量变化的递推关系模型,建立了新的地基沉降分析方法.该方法不仅能反映三维应力及变形模量变化对地基沉降分析的影响,还能有效避免地基土压缩试验曲线或地基静载试验曲线的使用.通过工程实例计算,并与现有同类分析方法进行比较分析,表明了本文模型与方法的合理性与优越性.     

图珲公路高填方涵洞地基承载力分析

为了研究涵侧填土对高填方涵洞地基承载力的提高效应,由几何和动力相似条件设计了高填方涵洞地基承载力模型试验,模拟了不同涵侧填土高度的涵洞地基受荷,直到破坏。为了确定涵侧填土对高填方涵洞地基承载力的提高作用,根据相似原理设计了高填方涵洞模型试验,模拟了不同涵侧填土高时涵洞地基受荷破坏的过程,绘制荷载-沉降曲线得到极限荷载。讨论了使用经验公式和《公路桥涵地基与基础设计规范》的计算结果和试验结果的差值。选取图们至珲春高速公路桩号为RK365+510处的高填方涵洞作为试验涵洞,在涵洞底部埋设沉降观测点,测量基底沉降值和沉降差。结果表明:侧填荷载对地基承载力的提高十分显著,且提高幅度为非线性,先从18.4%增加到36.83%,然后减小到8.91%;计算地基承载力时应考虑公式和计算参数的选择以及试验方法对力学指标的影响;现场测试的涵洞基底最大沉降值符合规范的要求。     

钢管桩与砂桩多元复合地基室内模型试验

通过自行研发的试验装置,对钢管桩与砂桩多元复合地基进行一系列室内模型试验,得到其工作性状:钢管桩与砂桩多元复合地基的荷载沉降曲线特征,钢管桩、砂桩和土的应力特点,桩土应力比特点,各种桩和土的荷载分担比曲线特征.研究表明:本室内静载试验模型虽然不能完全模拟现场钢管桩与砂桩多元复合地基的工作性状,但从定性上分析钢管桩与砂桩多元复合地基的工作性状是可行的.从试验结果可见:当处理粉细砂类土时,钢管桩与砂桩多元复合地基明显优于砂桩复合地基.     

刍议路桥过渡段路基土体压缩的新型计算方法

为了克服传统土体变形的计算方法无法直接使用计算机运算和不能适用于全部荷载工程的缺点,探讨了侧限压缩割线模量分析法的数据化转换、新型土体分层沉降计算方法、新参数等在路桥过渡段路基土体压缩计算中的应用。