斜桩加固下覆倾斜基底软土桩-网复合地基离心模型试验

通过2组相似比为1:100的土工离心模型试验,研究斜桩对既有下覆倾斜基底软土桩-网复合地基的加固效果。试验结果表明,采用斜桩加固既有下覆倾斜基底软土桩-网复合地基,可有效减小路堤顶面的工后位移(竖向、水平),控制路堤顶面两侧沉降差的发展;同时,斜桩加固能有效抑制既有复合地基中斜坡桩、摩擦桩的桩顶水平和竖向位移,防止土工格栅的破坏及复合地基非对称"盆状"沉降的产生和发展;此外,斜桩加固可显著减小既有复合地基中的水平向推力,提高地基刚度及稳定性。研究表明,斜桩是加固既有下覆倾斜基底软土桩-网复合地基的有效措施。     

煤矿采空区地面场地稳定性三维数值模拟

应用MIDAS GTS NX软件建立采空区及覆岩三维数值模型,模拟煤矿开采及结束后采空区覆岩应力和位移分布,结合监测数据确定采空区地面场地的现状稳定性;然后在采空区地表施加拟建公路特大桥梁荷载,分析施加荷载后采空区覆岩的应力和位移变化,进一步分析采空区地面场地的稳定性,为在采空区地面的工程活动提供技术支持,降低工程建设成本。     

大型油罐软弱地基CFG桩加固机制

为研究CFG桩对大型油罐软弱地基的加固机制,利用FLAC3D模拟分析CFG桩复合地基倾斜、沉降和加固特性,并采用单一变量法分析不同参数对CFG桩复合地基沉降的影响。结果表明:CFG桩复合地基能够有效地限制罐体的平面倾斜、非平面倾斜、平面沉降和非平面沉降,并有效地限制上部荷载的作用范围和地基隆起的产生;水平位移的最大值出现在地基底面处;CFG桩复合地基中,桩长和桩间距是控制竖向沉降和加固效果的主要因素。     

土体竖向位移对被动单桩影响的简化分析方法

采用两阶段分析法研究地铁隧道开挖引起土体的竖向位移对单桩的影响。第一阶段应用Loganathan和Polous提出的修正解析解估算土体的竖向位移,为简化计算采用五次多项式拟合土体的自由位移;第二阶段基于文克尔地基模式,将土体位移施加于桩上,首先建立被动土体位移作用下单桩竖向位移控制方程,然后分别采用常数变易法和有限差分法求得均质地基和非均质地基由于隧道开挖引起单桩的竖向位移、轴力和桩周摩阻力的理论解。     

采空区建筑地基稳定性评价研究

以东方龙泉建筑工程为例，基于刚体极限平衡原理。采用力学分析方法确定了建筑荷载作用下采空区上覆岩层的临界厚度．同时。由现场勘察和地质资料，建立了采空区场地的工程地质模型和三维数值模型，应用FLACm揭示了采空区场地在自重场下和建筑荷载作用下的三维应力场、位移场和破坏场的变化特征。分析了地表残余变形倾斜值、最大水平位移及曲率等，对采空区场地地基进行了稳定性评价。得出谊场区在建筑物荷载作用下采空区地基处于稳定性状态．该评价方法对类似工程有重要指导意义和借鉴价值．图6，表1，参7．     

上覆薄煤层采空区公路隧道开挖稳定性试验研究

隧道下穿煤层采空区施工将对周围地层产生扰动,影响隧道围岩及初期支护的稳定性.进行了上覆薄煤层采空区隧道开挖的室内相似模型试验,试验中通过测量隧道开挖过程中采空区地层、隧道拱顶的沉降及初期支护内力等参数,对上下台阶法和单侧壁导坑法进行了对比分析.测试结果表明,隧道开挖引起的采空区地层沉降受开挖方法的影响显著,上下台阶法开挖引起的采空区地层沉降高于单侧壁导坑法,沉降槽曲线较陡、沉降范围更宽.两种开挖方法中,围岩压力的最大值均位于右拱脚处,钢拱架最大弯矩出现在拱脚处,最大轴力位于拱腰或拱肩处.其它条件相同时,采用单侧壁导坑法开挖时初期支护背后的围岩压力、钢拱架内力和偏心距等普遍大于上下台阶法开挖.研究表明在隧道下穿倾斜煤层采空区施工时,采用单侧壁导坑法开挖可以显著减小对采空区地层及围岩的扰动,但同时需增强初期支护的刚度,确保围岩及隧道结构的整体稳定性.     

基于北斗三号远程监测系统的公路岩质边坡开挖变形分析

为确保G336神木段匝道岩质边坡开挖安全,设计并采用了北斗三号（BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3）远程监测系统对边坡开挖进行实时监测。该监测系统由数据采集与传输子系统、BDS数据解算子系统及数据发布管理子系统构成,能实现实时远程自动化变形监测。边坡开挖模拟发现：边坡岩土体水平与竖向累计位移均小于5 mm,日位移均小于3 mm,为保证施工安全,于是将累计位移预警值和日位移预警值分别设为4 mm与2 mm。位移监测发现：开挖过程中,边坡岩土体的竖向位移大于水平位移,能够率先反映边坡位移状态和变化趋势,因此,开挖过程中应重点关注边坡竖向位移以保证施工安全。采用强度折减法进行边坡稳定性分析时,可利用边坡岩土体位移突变来判断边坡是否稳定,模拟发现坡脚处不存在位移突变特征,因此监测点应尽量选取边坡中上部或者塑性带附近。     

新建建筑荷载下采空区地基稳定性评价与分析

为评价采空区上方新建建筑物地基稳定性,以焦作市某矿区场地为实例,根据收集到的资料,采取实测钻探资料与理论公式相结合的方式来确定采空区覆岩破坏高度;针对不稳定的采空区地基,基于附加应力法,采用σz(附加应力)=0.10σcz(自重应力)的判别方法,来确定建筑物荷载的影响深度,并与σz=0.08σcz和σz=0.05σcz的判别标准相对应的建筑物荷载影响深度进行对比分析;同时,结合Hmin≥HL+HDz+D稳定评价方法,评价新建建筑荷载下采空区地基稳定性并确定建筑物层数。分析结果表明:在相同的判别标准下,随着楼层荷载的增大,荷载的影响深度也随之非线性增大;在不同的判别标准,相同楼层荷载下,当判别系数减小时,对应的荷载影响深度增加,安全系数增大,建筑物安全等级就越高。     

盾构隧道开挖引起的邻近群桩竖向位移研究

采用两阶段方法简便地研究盾构隧道开挖引起的邻近群桩竖向位移。第1阶段,采用Loganathan公式计算盾构隧道开挖引起的桩基轴线处土体竖向位移。第2阶段,首先基于Winkler地基梁模型,将土体位移转化为荷载施加到桩基上;然后,结合叠加法,计算盾构隧道开挖引起的邻近单桩竖向位移;最后,考虑群桩间的土体遮拦效应,再结合叠加法求解出盾构隧道开挖引起的邻近群桩竖向位移。通过与有限元模拟结果进行对比,验证本文所提计算方法的准确性,并进一步分析各物理参量变化对群桩竖向位移的影响。研究结果表明:其余参数不变的情况下,隧道埋深和地层损失比增大均会增强盾构隧道开挖对邻近群桩的影响,导致邻近群桩的竖向位移增大;桩基直径增大导致其抵抗盾构隧道开挖影响的能力增加,进而引起邻近群桩的竖向位移略微减小;土体弹性模量增加导致邻近群桩顶端所受的向下荷载与底端所受的向上荷载均增加,进而引起邻近群桩的顶端竖向位移(最大位移)增大,底端竖向位移减小;桩基与隧道距离增加可减弱盾构隧道开挖对邻近桩基的影响,减小桩基竖向位移;群桩间距增大可引起桩基间的土体遮拦效应减弱,导致桩基的相对竖向位移增大。     

多煤层采空区对上部拟建建筑物稳定性影响

为研究多煤层采空区对上部拟建建筑物稳定性影响,利用概率积分法和数值模拟法,分析多煤层逐层开采完后并施加上部结构荷载后采空区覆岩的应力和位移变化特征。结果表明:当上部煤层开采后,在采空区工作面两端有围岩应力集中现象,当下部煤层开采后,上部煤层采空区两端应力进一步增大的趋势;上部煤层和下部煤层开采后最大沉降均发生于采空区顶板中部,自顶板至地表逐渐降低,地表沉降自中部向两侧逐渐降低,且呈对称关系;煤层开采应力释放后,采空底板处有轻微隆起;当上部荷载施加后,采空区地表水平、竖直位移量和应力比之前均有所增大,但采空区场地整体仍处于稳定状态。建议对拟建的建筑物采用柱下独立基础加联系梁以提高其整体刚度,严禁采用桩基础等易引起下部采空区活化的基础形式。通过与后期地表监测数据对比,显示数值模拟方法计算的地表下沉值预测结果与实际较为接近。表明在选用合理的地质力学参数的情况下,运用该方法进行多煤层采空区沉降预测是可行的,对类似的矿山问题的分析解决有一定的借鉴和指导意义。     

大断面隧道施工对洞口边坡稳定性的影响

以兰州市九州隧道为研究背景,以ADINA有限元软件建立前处理模型,采用FLAC3D有限差分程序进行后处理计算,对隧道进口段进行三维动态施工分析.基于全断面法及短台阶法开挖,探究不同开挖方式对洞口未支护及已支护边坡的位移、稳定性安全系数及塑性区域分布的影响.研究结果表明:隧道开挖对边坡竖向位移影响较水平位移强烈,水平位移波动较大的区域位于一、二级边坡的中下部;隧道开挖导致边坡稳定性安全系数降低,采用全断面法与采用短台阶法分别降低29.8%、19.8%;塑性区域分布集中于边坡的坡肩、坡趾及隧道的左拱肩、右拱脚附近区域,应对相关区域进行加固处理.     

基于突变理论的隧道失稳判据研究

近年来,强度折减法开始广泛应用于隧道稳定性研究。在采用双侧壁导坑法和CRD法(中隔壁法)等工法开挖大断面隧道的过程中,应力重分布作用和支护应力作用相互影响,周围岩土体演变为岩土与支护结构相互作用的复杂结构,其稳定性分析较为复杂,考察其稳定性需要合适的判据。鉴于塑性应变能单值和反映稳定性的特性,将其作为稳定性考察量;结合突变分析模型,得到计算模型的安全系数,并与现阶段流行的位移突变、计算不收敛、塑性区贯通等判据对比。结果表明:塑性应变能判据与其他判据的最大相对误差只有4.2%,具有较高的一致性,是准确的失稳判据。塑性应变能判据突变作用更明显,比其它判据更有优势。最后基于塑性应变能判据,绘制出双侧壁导坑法和CRD法开挖隧道的动态安全系数曲线,可为整个实际工程提供参考。     

盾构隧道开挖引起既有管线的竖向变形研究

建立了基于双参数Pasternak地基模型的管线竖向变形计算方法,第一阶段采用Loganathan和Poulos提出的解析方法计算盾构隧道开挖引起的既有管线轴线位置处的土体自由位移场;第二阶段将既有管线视为Pasternak弹性地基上的无限长梁,将土体自由位移施加于管线,推导并求解了管线的平衡微分方程,得到了管线竖向位移和内力的表达式.进一步推导并求解了考虑侧向土体作用时的管线平衡微分方程,得到了更符合实际的管线变形.基于简化弹性空间法获得的地基参数,将Pasternak地基和Winkler地基的解析计算结果与数值计算结果以及工程实例监测数据进行对比验证,证明了Pasternak地基模型的优越性和本文计算方法的有效性.     

非均匀地基在矩形移动荷载作用下的动力响应

利用半解析法研究矩形移动荷载作用下非均匀地基的动力响应问题.基于双向Fourier级数展开技术,建立矩形移动荷载作用下非均匀地基的动力计算模型,其中考虑地基剪切模量为随深度任意变化的连续函数.经过理论推导,给出非均匀地基在矩形移动荷载作用下地基中位移级数形式的解析解答.通过数值算例分析并讨论地基非均匀参数、荷载移动速度以及地基表面的剪切模量等对地基力学响应的影响规律.从数值计算结果看,表面土体的剪切模量越大、非均匀程度越大、移动荷载速度越小,都会使土体中各点的竖向位移减小.     

竖向荷载作用下复合桩加固液化土沉降分析

为进一步研究复合桩加固液化土在地震荷载作用下桩体沉降变形,利用振动台对钢管—碎石桩加固的复合地基模型在不同荷载作用下进行对比试验。施加0 kg、0.5 kg、1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg、2.5 kg六组竖向荷载下,对复合桩加固模型振动过程中不同埋深处超静孔隙水压力和地基沉降进行对比分析,揭示钢管—碎石桩复合加固模型超静孔隙水压力、沉降随荷载的变化规律。结果表明:同一竖向荷载下埋深越大孔隙水压力越大,孔隙水压力的峰值也越大;不同竖向荷载下,不仅随着荷载增大超静孔隙水压力峰值变大,而且超静孔隙水压力随荷载增大消散明显加快,说明竖向荷载作用加速了碎石桩排水功能;施加不同荷载,桩体沉降均随振动时间先缓慢增加又急速增大最后趋于平缓,竖向加荷1.0 kg成为突变点;随着碎石桩的排水,孔隙水压力逐渐消散,土体变密,超静孔隙水压力减小,液化土强度增强,桩周土体对桩约束力增强,桩体的沉降量减小。说明荷载作用下钢管—碎石桩加固复合地基对预防土体液化和提高地基承载力效果明显,并得出沉降量随时间变化的曲线方程,为今后复合桩加固液化土地基的应用提供一定参考。     

块体单元法在龙滩边坡开挖与加固分析中应用

龙滩工程右岸坝肩边坡高近300 m,且地质条件复杂.针对边坡中特定岩石块体的稳定性分析表明,在开挖过程中,边坡局部部位,特别是小块体和中块体所在部位,稳定安全系数不足.利用弹粘塑性块体单元法,对龙滩右岸坝肩边坡的开挖和加固进行了分析,所建立的块体单元计算模型对边坡复杂的开挖过程和加固措施进行了有效的模拟.计算结果显示各开挖步位移变化趋势和典型结构面屈服区分布合理;支护措施控制边坡变形效果明显,同时,相对于无支护情况下,各特定块体在各计算工况下稳定安全系数均有所提高.研究表明弹粘塑性块体单元法应用于岩石工程具有有效、适用和方便的优点.     

考虑地下水时土钉参数对基坑稳定性影响

为研究考虑基坑地下水渗流的情况下,土钉长度、倾角、竖向间距及土钉布置位置等参数对土钉支护基坑稳定性的影响,采用有限元强度折减法进行分析.计算结果表明:在支护条件一定的情况下,基坑开挖计入地下水渗流影响时的稳定安全性较低;基坑的安全系数随着土钉长度的增加而增大,而增长幅度会逐渐降低;存在土钉最优倾角使基坑稳定性最强,安全系数最大.考虑地下水影响时,土钉的最优倾角为20°,而忽略地下水时的土钉最优倾角为15°;是否考虑地下水对土钉最优位置的影响不明显.     

基于有限元分析地下水对开挖基坑稳定性的影响

为研究基坑开挖过程中地下水渗流对基坑侧壁的稳定性变化,采用G-slope岩土工程计算软件,对某基坑开挖过程中的地下水渗流状态、基坑底部隆起位移以及基坑侧壁整体稳定性进行了数值模拟分析。分析结果表明:基坑开挖会影响地下水渗流状态,地下水位等势线向基坑开挖方向倾斜,饱和区等势线保持平行,非饱和区水位等势线变化较慢;在基坑开挖过程中伴随着坑底土体的隆起;坑壁整体稳定性随基坑开挖深度的增加而减小,当开挖至第四步时坑壁处于失稳状态。研究成果对存在地下水的基坑开挖具有一定的借鉴意义。     

急倾斜厚煤层采空区稳定性分析及注浆治理效果评价

以某急倾斜厚煤层采空区为对象.首先,通过数值模拟软件进行空区形成模拟,分析最大主应力与竖向位移特征,结合实测数据评价模拟的符合性.结果表明:空区上覆岩层偏向下山煤柱处、上山煤柱偏向下伏岩层处、上覆岩层与上山煤柱交汇处随着集中应力的减小而初期破坏减弱;空区下伏岩层偏向上山煤柱处、下山煤柱与下伏岩层交汇处、下山煤柱偏向上覆岩层处随着应力的增大而初期破坏增强;地表模拟与实际沉降量高度吻合,可以反映空区围岩实际情况.其次,进行空区煤柱失稳模拟,分析并评价围岩的稳定性.表明空区场地最大剩余沉降量为0.3～0.9 m,能破环建筑地基,空区围岩处于失稳状态.最后,模拟空区注浆充填治理,结合现场监测数据评价治理效果.表明现场与模拟监测点最终竖向位移差值在-2.3～8 mm范围,两者基本一致,注浆治理效果显著.可见注浆充填法能有效治理当地类似急倾斜厚煤层采空区失稳问题.     

弹性半空间地基上正交异性矩形中厚板的弯曲

为了分析弹性半空间地基上正交异性矩形中厚板的弯曲解析解,将3个广义位移变量描述的弹性半空间地基上四边自由正交各向异性矩形中厚板的弯曲控制方程,与基于弹性半空间地基受任意竖向荷载作用下的静力位移积分解建立的板与地基变形协调方程相结合,用三角级数法,得出弹性半空间地基上四边自由正交异性矩形中厚板受任意竖向荷载作用下的弯曲解析解,即得出了地基反力、板的挠度及板的内力的解析表达式。研究结果表明,该方法克服了数值法的弊端,取消了Winkler地基模型或双参数地基模型的假设,从而得到板的内力及地基反力更合理、更精确的分布规律。