模袋砂围堰横向力学特性试验与各向异性数值模拟

探讨模袋砂围堰横向变形机理;针对模袋砂围堰,通过自制试验装置,开展水平荷载试验,研究围堰横向力学特性及其主要影响因素;结合竖向抗压试验结果,分析模袋砂围堰各向异性特征;以典型工程为依托,借助有限元软件,建立考虑模袋砂围堰界面特性和各向异性特征的精细数值模型并作计算。研究结果表明:模袋砂围堰在侧向水压作用下模袋砂间不会发生相对位移,水平变形主要由模袋砂自身变形引起。当侧向荷载较小时,模袋砂围堰横向挤密;随着压力的增大,变形由加载一侧向另一侧传递,之后应力-应变关系近似线性分布。模袋砂围堰横向力学特性受充填度和围堰堆高影响显著,表现为堆高越大、充填度越小围堰横向抵抗变形的能力愈强,同时受模袋砂尺寸影响很小。实际模袋砂围堰横向变形模量远小于其竖向变形模量,且竖向模量随模袋砂围堰堆度的增大而减小。模袋砂围堰各向异性特征对其受力变形特性影响明显,设计施工应给予充分考虑。     

土工袋装砂桩复合地基室内模型静载试验

为了研究袋装桩型复合地基的受力变形特性,对袋装砂桩和传统砂桩处理的软土复合地基进行了分级静力加载室内模型试验.分析了各级试验荷载下的沉降、桩土应力比以及袋体张力分布等变化规律.试验结果表明:袋装砂桩的性能明显优于传统砂桩的性能.将试验结果与现有的弹性理论和弹塑性理论分析结果进行对比.通过相互间的沉降和桩土应力比的比较,发现弹性理论过高地估计了复合地基的性能,而弹塑性理论与试验结果更为接近;弹塑性理论所提供的袋体张力与试验结果也比较相近.弹塑性理论适合评估袋装桩型复合地基的主要受力变形性能,可用于实际工程的设计计算.     

竖向荷载下土工袋的有限元数值模拟

利用有限元数值模拟方法,研究土工袋在竖向荷载下的变形、孔隙水压力、应力及袋子张力。土工袋由土体和编织袋2种材料组成,土体采用修正剑桥本构模型,编织袋采用改进的两节点张拉杆单元模拟。计算结果表明,竖向荷载下土工袋的最大水平位移和竖向位移分别发生在土工袋两侧边缘和土工袋表层,孔隙水压力随加载时间先增长后消散,同时,袋子的平均张力与荷载呈近似线性关系。     

袋装膨胀土强度变形特性及其碾压质量控制与检测

为研究袋装膨胀土的强度变形特性,开展了袋装膨胀土的无侧限抗压强度试验,分析了袋体加载过程中的应力应变关系演化规律,并验证了落锤式弯沉仪用于袋装膨胀土施工质量检测的可行性,探讨了小型平板振动碾的碾压时间和小型滚筒振动碾的碾压遍数对袋装膨胀土回弹模量的影响。试验结果表明:土工袋用于处理膨胀土渠道边坡时只需通过适当碾压消除应力应变关系曲线上初始变形模量“较低”的阶段即可;落锤式弯沉仪可用于袋装膨胀土的施工质量检测;建议膨胀土渠道边坡施工过程中采用小型滚筒振动碾对袋装膨胀土进行碾压,碾压遍数应不低于4遍。     

静压桩沉桩施工对临近隧道的影响

基于圆孔扩张理论运用FLAC^3D 有限差分软件模拟了静压桩沉桩挤土过程, 并对土体位移的数值模拟结果与解析解计算结果进行了对比, 二者的计算数值与变化趋势吻合得较好. 在此基础上, 运用位移贯入法模拟沉桩的摩擦作用, 使沉桩全过程的计算结果更趋近于实际情况. 基于此数值模拟方法分别计算沉桩深度为4, 8, 12, 16, 20 m 的沉桩行为对临近隧道的变形与内力影响, 得出了以下结论: 静压桩沉桩对邻近隧道的变形有较明显的影响.随着沉桩深度的增加, 隧道结构位移也随之增大, 且以水平位移为主. 当沉桩深度达到20 m 时, 隧道结构最大位移为11.55 mm. 沉桩过程亦使隧道产生一定的扭转: 沉桩深度为4, 8, 12, 16 m 时, 隧道顺时针偏转(背向沉桩方向);沉桩深度为20 m 时, 隧道逆时针偏转(朝向沉桩方向). 随着沉桩深度的增大, 隧道结构的附加弯矩从对称竖向轴线分布逐渐向逆时针方向偏转至对称横向轴线分布; 沉桩后隧道的弯矩图有逆时针扭转的趋势(转向沉桩侧), 且大部分隧道结构的弯矩绝对值有减小趋势.     

柔性基础下等芯型水泥土复合桩荷载传递特性分析

为探讨柔性基础下等芯型水泥土复合桩的荷载传递规律,首先深入分析了它在竖向荷载作用时的受力变形模式,并基于试验研究成果,引入双指数函数型荷载传递模型刻画芯桩-水泥土界面的剪切软化过程,同时引入理想弹塑性荷载传递模型描述水泥土-土界面的剪切变形特性;然后将桩划分为若干个单元体,基于荷载传递法,建立了芯桩、水泥土桩、桩周土之间的荷载传递分析模型,导出了各部分单元体应力与变形计算递推公式;再采用迭代计算法,构建了芯桩、水泥土桩和桩周土的轴力、侧摩阻力以及界面相对位移的计算流程,从而提出了一种柔性基础下等芯型水泥土复合桩的荷载传递规律分析计算方法;最后,通过与现场试验结果和工程案例进行对比分析,验证了本文方法的可靠性,同时基于计算结果分析得到了柔性基础下等芯型水泥土复合桩的侧摩阻力和轴力分布规律. 研究成果可为柔性基础下等芯型水泥土复合桩的工程设计提供参考.     

盾构隧道先隧后井施工技术特点分析

为了明确盾构隧道先隧道施工后工作井开挖(先隧后井)施工法特点,以典型工程实例为依托,通过现场实测与有限元法,分析了该施工法接收井与隧道的变形特性,计算分析了盾构管片张开量的分布规律。结果表明:隧道入接收井时洞内外产生较大的水土压力差,引起与隧道连接处局部围护墙水平位移增大及坑外水位下降。受后续基坑开挖影响,近基坑侧6环管片竖向位移显著增大,近基坑侧4环管片接头处出现了塑性变形,施工中隧道防渗分析可着重考虑近接收井6环管片范围。基于安全考虑,建议对近基坑侧6环管片范围土体进行加固处理。     

软弱地层深大基坑富水特性及组合支护控制

为研究深大基坑地层富水特性以及组合支护方案下基坑控制效果,以在建连云港—镇江高速铁路线淮安东站站前广场基坑为工程背景,开展含水层抽水试验,明确地层富水特性以及水力联系,为基坑施工提供依据;设计地连墙、TRD两种支护以及分层开挖方案,并开展了基坑控制效果现场监测分析。结果表明：(1)影响含水层渗透性因素较多,应采用多种方法比对分析,获取较为合理的水文参数;本工程含水层潜水静水位标高+6.60～+6.80m,第Ⅰ承压含水层静水位标高+3.73m~+3.75m,潜水和承压水之间有较厚的弱透水隔水层,两者之间没有明显的水力联系。(2)地连墙和TRD连接处深层水平位移最大,需要加强重点防控;地连墙侧位移分布近似均匀,TRD墙侧呈现上、中部大,下部小的“刀把”形,地连墙侧水平位移以及地表沉降控制效果均优于TRD墙侧。(3)桩顶和立柱隆沉具有明显的三阶段变化特征,支护方案对桩顶和立柱隆沉的影响差异较小;混凝土撑轴力和基坑外水位变化具有明显的四阶段变化特征;支护方案对第1道混凝土支撑即次支撑轴力的影响较大,最大轴力差异为18.8%;对第2道混凝土支撑即主支撑轴力的影响基本忽略,差异为0.7%。     

土工袋防渠道冻胀水-热-力耦合数值模拟

根据水-热-力耦合计算模型,编制相应的有限元计算程序,并结合寒冷地区渠道工程进行数值计算,分析渠道建成后2 a内渠坡的温度场、水分场及位移的分布规律。计算结果表明:渠坡在冻融过程中表现出显著的冻胀、融沉变形特性,且冻胀和融沉变形不可逆;土工袋处理渠道对冻土渠坡具有较好的防冻胀效果,土工袋具有较小的导热性,可以有效减小渠坡内部土体温度受大气温度的影响,从而减小渠坡发生冻胀融沉变化的可能性;土工袋可以抑制毛细水和薄膜水的上升,可减小土工袋层及下部土体中的水分迁移,从而保持渠道内较为稳定的含水量,减小渠坡表层的冻胀量;土工袋具有一定的强度且在自身袋子张力作用下能够抑制部分冻胀变形,从而减小渠道衬砌体由冻胀引起的破坏。同时,渠道表层用土工袋处理后,渠坡内部温度可以较快达到稳定状态,运行2 a后可在地基2 m以下位置形成较为稳定的常年冻结层。     

充填土袋受力和变形特性离心模型试验研究

利用疏浚土及吹填泥作为充填料的土工织物充填袋筑堤技术得到极大关注.针对连云港疏浚土,采用土工离心模型试验技术,研究黏粒含量对充填土袋受力和变形的影响以及充填袋水平排水效果.试验结果表明,充填土袋沉降主要发生在施工期,竣工后沉降变化很小,施工期充填土的孔隙水压力和充填袋的应变明显增大,竣工期达到最大,随后缓慢减小,不排水强度随深度增大.沉降和孔隙水压力随粘粒含量的增加而增大,不排水强度随粘粒含量的增加而减小.充填袋水平排水效果达10%~15%,充填土袋筑堤,充填土的黏粒含量应小于20%.     

软土地基上模袋砂围堤稳定性分析

模袋砂围堤存在模袋与模袋之间及砂与模袋之间的摩擦,并具有模袋横纵向拉力相异的特点,为此,在三维有限元方法和试验结果的基础上,对模袋砂围堤的稳定性及其影响因素进行了仿真分析。研究结果表明:模袋砂围堤整体安全系数随着土工织物——模袋抗拉强度及袋内填充土体强度参数的增大显著增加;随着模袋充填厚度增大,围堰整体安全系数迅速降低并趋于稳定。     

摩擦填料作用下土工充砂袋充填特性

为更准确计算土工充砂袋在充填完成时袋体形状及受力特性,针对袋体与充填料之间的摩擦对袋体的影响,通过在计算中引入填料与袋体间的摩擦,建立袋体的平衡方程,运用数值方法对方程进行求解.将袋体形状及张力与不考虑袋体与充填料之间的摩擦时的计算结果进行比较,发现袋体的形状及受力特性有显著的不同,同样条件下摩擦系数越大,充填完成时袋体的高度越大,最大宽度及触地宽度越小;袋体张力也不再是常数,而是随土工袋切角的增加而增大,最大张力远大于不考虑摩擦时的张力.     

Shape and Mechanical Behavior of Geotextile Tubes

IntroductionGeotextile tubes are also called sand sausages or sandtubes . Baochengang ,the Chinese scholar , classifies themas a kind of special geosynthetics , while Pilarczyk, theNetherland expert in geosynthetics and coastal engineering ,classifies them as geosystems[1]. One of Ger man experts ,Herbaum,calls themas geosynthetic containers[2].Geotextile tubes are made of woven or nonwovengeotextiles and pumped full with sand (slurry , mortar orsludge) . They are produced with diameters ra…     

加筋尾矿砂的三轴试验研究

基于室内三轴剪切试验，以聚丙烯土工织物为筋材，对不同加筋层数下尾矿砂的变形、破坏特征进行了研究。结果表明，随着试样加筋层数的增加，尾矿砂的的抗剪强度指标明显提高。加筋可显著地提高尾矿砂的内聚力数值，但对内摩擦角的影响较小。加筋以后尾矿砂的变形规律可用邓肯-张非线性弹性模型进行描述。最后:文中给出了加筋尾矿砂的变形计算参数。     

土工织物充填管状袋固结过程的有限元分析

用土工织物充灌袋堆积成围埝已经在围海造田中得到了广泛应用。土工编织袋用砂、粉土或者其他渗透性较大的土搅拌成泥浆来充填。在高含水的土工材料的使用问题中,脱水是非常重要的一步。由于这些土工材料具有较低的剪切强度,因此对它们的使用需要等到脱水程序完成。对于袋体在固结过程发生的变形研究,国外已有的计算方法认为:袋体高度的下降仅仅是由于袋体体积减小引起的,没有考虑孔隙水的排出。因此,这些解答只能用于对简单问题的研究。利用ABAQUS有限元软件,考虑孔隙水的排出,使用流固耦合分析步进行土工织物充灌袋的固结计算,求得固结完成后高度的下降值和充填物孔隙水压力的分布。这些结论可以用于后续土工织物充灌袋的堆积问题的研究。     

应用土工织物处理防波堤软基的试验研究

对土工织物和砂层复合加固的堤基,作了4种方案的离心模型试验。结果表明,土工织物和砂层复合加固堤基可以明显地减少地基的沉降和水平位移,并增加堤基的稳定性。通过工程实例,进一步论证了复合加固的效果。     

软弱地基土工织物加筋土挡墙设计

以一软弱地基土工织物加筋土挡墙工程为实例,通过内部稳定性分析和外部稳定性分析,确定了加筋织物的长度。在上述分析的基础上,提出了砼空心砖面墙加钢筋砼联结条的构造设计式样,同时就施工质量与控制应采取的有关措施作出了说明。其方法和结论可供在软弱地基上进行土工织物加筋土挡墙设计与施工时参考。图1,表1,参10。     

土工织物加固机理及其实验研究

由于土工织物加筋过程中每层土工织物的受力并不均匀,并且各层土工织物所起的作用并不相同,有必要进行土工织物与土的相互作用分析,正是考虑这一点,首先建立了变形过程中土工织物的受力状态在其和土的共同作用的关系,并进一步进行了实验验证。