土工格栅加筋地基承载特性数值分析

为研究加筋地基承载性能,基于已有室内试验结果采用有限差分法建立加筋地基数值模型,分析竖向荷载下土工格栅加筋地基的力学特性及加筋层数对土体的荷载-沉降变形特性、应力分布及土工格栅位移的影响,探讨筋土结构的内部土体和土工格栅应力位移场的演变规律,引入承载力提高系数综合分析加筋层数对加筋地基的沉降及承载力的影响。研究表明:在竖向荷载作用下,地基土体呈拱状不均匀沉降,基础两侧土体隆起变形,加筋后能够改善地基的不均匀沉降及减小侧向变形,约束基础两侧土体的隆起;土工格栅具有良好的应力扩散作用,加筋地基的承载力随着加筋层数的增加而增加,但增长幅度逐渐变缓,加筋层数为4层时承载力最高,为最佳加筋层数;土工格栅的有效埋深约为1.5B(B为基础宽度),当筋材埋深超出筋材有效深度影响范围,筋材的加筋作用不再增强。     

条形基础下竖向布置纤维增强聚合物板材地基试验研究

与传统加筋材料相比,FRP材料具有高强度和良好耐久性优势,因此它更适于用作加筋材料。完成了纯砂和5种竖向加筋方式的加筋地基模型试验,对比了不同加筋方式对地基承载力和地基沉降的影响,分析了每种加筋方式下FRP的应变及土压力的变化规律,据此探讨了FRP筋材的加筋机理。试验结果表明,不设横筋的加筋地基的加筋效果很小,加设横筋的竖向加筋地基的加筋效果明显,横筋、竖板高度、竖板间距对加筋效果的影响明显,地基的破坏模式均为土体剪切破坏,加筋存在深基础和扩散层两种机理。     

条形基础下竖向布置FRP板材地基试验研究

与传统加筋材料相比,FRP材料具有高强度和良好耐久性优势,因此它更适于用作加筋材料。完成了纯砂和5种竖向加筋方式的加筋地基模型试验,对比了不同加筋方式对地基承载力和地基沉降的影响,分析了每种加筋方式下FRP的应变及土压力的变化规律,据此探讨了FRP筋材的加筋机理。试验结果表明,不设横筋的加筋地基的加筋效果很小,加设横筋的竖向加筋地基的加筋效果明显,横筋、竖板高度、竖板间距对加筋效果的影响明显,地基的破坏模式均为土体剪切破坏,加筋存在深基础和扩散层两种机理。     

基于有限元强度折减法的H-V加筋地基破坏机理

基于边坡稳定性分析中的有限元强度折减法,利用ABAQUS软件对纯砂地基、水平加筋地基和水平与竖向（H-V）加筋地基进行多组数值模拟.采用安全系数分析H-V加筋地基对地基承载力的影响,通过ABAQUS软件后处理功能观察地基在强度折减系数增大过程中塑性区的扩展情况及最后破坏时的破坏面,并对不同加筋地基的破坏模式进行分析.结果表明：H-V加筋能使地基承载力得到大幅提高;地基的破坏模式因加筋体的存在而发生一定程度的改变;在同等试验条件下,H-V加筋效果高于水平加筋,单层H-V加筋地基的加筋效果随加筋深度的增加而减弱.     

矩形基础地基破坏机理细观模型试验

采用自行研制的土体数字化变形测量装置,对承受中心荷载的矩形基础进行了室内细观模型试验,重点研究矩形基础沿着长边和短边剖面上土体位移发展直至破坏的全过程。研究结果表明:矩形基础下地基土位移的影响范围随着荷载增加而不断向竖向及水平方向扩展,沿着矩形基础长度和宽度方向竖向位移的影响深度在破坏时趋于一致,而基础宽度方向的水平位移影响范围约为长度方向的1.5倍,且沿着基础宽度方向地表隆起变形比长度方向大,沿着长度方向滑动面主要由基础两边的剪切滑动区及基础正下方的倒梯形弹性平衡区构成,沿着宽度方向弹性平衡区为三角形,矩形基础下弹性核的形状为横置的三棱台。研究结果为矩形基础地基破坏模型的建立提供了理论依据。     

土工合成材料加筋边坡滑移带的模拟分析

用有限元分析方法和图形可视化技术,计算生成加筋边坡的剪切破坏带,模拟边坡破坏的渐进过程,结合与加筋土平面应变直剪试验以及加筋边坡离心模型试验结果的比较,研究加筋边坡的滑移带形态．结果表明加筋边坡呈现出与素土边坡不同的破坏形态,筋材拉伸模量和加筋密度不同,剪切滑移带形态也不相同．随着筋材拉伸模量和加筋层数增大,边坡的滑动屈服带宽度增宽并向边坡内移动;加筋层增加到某一密度时,剪切屈服带将出现在地基中;与未加筋边坡相比,加筋边坡上部较难出现塑性破坏,顶部不易出现裂缝;同时,加筋边坡延性提高．坡顶塌滑程度趋缓．     

埋地柔性管道荷载响应及其加筋防护性能

为了解决城市埋地管道频繁受外部荷载作用而损害的问题,提出在采用新型土工合成材料加筋防护埋地柔性管道的基础上,借助室内模型试验开展静载和循环荷载作用下埋地柔性管道的力学响应与变形特性研究,确定对管土体系产生较大破坏作用的荷载类型,并提出格栅加筋防护埋地管道的适用荷载水平范围,进而定量和定性地分析首层筋材埋深、筋材长度、筋材层间距和层数对土工格栅加筋防护埋地管道效果的影响,并确定合理的筋材铺设参数。研究结果表明:相比于同水平静载,循环荷载将会造成更大的土层沉降,但低水平循环荷载对埋地管道的影响较小,而高水平循环荷载会对管道产生更大的破坏作用;当采用单层格栅加筋防护时,对管道上方土体和管道最终变形量的控制作用不明显,当循环荷载水平在0～300 kPa范围时,筋材埋深为0.4B(B为加载板宽度)和筋材长度为5D(D为管道外径)时,单层加筋防护效果最优;针对管道埋深H=3D,选取筋材长度为5D和首层筋材埋深为0.4B的多层筋材防护,当筋材层间距0.5B和筋材层数N为3层时效果最优,加筋不仅能显著减缓土层沉降与管道变形,同时还能有效地控制最终的变形量,并能明显降低管周土压力,使加筋防护达到理想的效果。该成果可为长期处于类似交通荷载等复杂荷载作用下埋地管道的设计和防护提供理论支撑。     

循环荷载下筋箍碎石桩复合地基动力特性数值分析

过7组三维有限差分数值模拟试验,研究了循环荷载作用下筋箍碎石桩复合地基的动力特性,着重分析了4个重要参数对其性能的影响,并将数值计算结果与室内模型试验结果进行了对比分析,验证了数值计算结果的合理性. 结果表明,在循环荷载作用下,筋箍碎石桩复合地基的应力和沉降变化具有明显的动力特性. 相同循环加载条件下,增大碎石密度可有效提高碎石桩的承载力. 筋材使碎石桩的力学性能得到了改善,不同长度的加筋会对碎石桩产生明显不同的效果,在一定范围内增加碎石桩的加筋长度可以有效提高碎石桩的承载力. 筋材对复合地基顶部的累积沉降和应力集中率有显著影响. 筋材能提高碎石桩的整体性,加筋长度越长的碎石桩的振动协调性越好. 桩径对筋箍碎石桩复合地基顶部累积沉降的影响比较明显,碎石桩的最佳L/d值为8/3. 数值计算结果与室内模型试验结果拟合较好,沉降值最大相差7%,桩侧应力值最大相差9%.     

秸秆绳加筋软土地基效果数值模拟研究

采用有限元法模拟研究秸秆绳加筋前后软土地基承载力和沉降变形.结果表明:秸秆绳加筋可以改变地基破坏模式,加筋前软土地基为整体剪切破坏,加筋后为局部剪切破坏;秸秆绳加筋可以有效提升软土地基承载力,并减小软土地基在相同荷载作用下产生的沉降变形,减缓地基承载力失效后基础急剧下沉,秸秆绳加筋对软土地基具有积极意义,能够有效地强化...     

加筋粘性土路堤边坡模型试验研究

为确保和提高路堤的承载力和稳定性,加筋技术的应用已日益趋于常规化。在条形荷载下对一层水平加筋路堤和多层水平加筋路堤及未加筋路堤进行室内模型试验对比,通过模型试验研究了筋材对路堤边坡极限承载力、坡顶竖向沉降、坡面水平位移与边坡破裂面形态的影响以及筋材的受力等方面的相关信息,并探讨了加筋形式下路堤的工作机理和加固机制。并通过有限元分析软件模拟各工况,得出相应的结果信息。模型试验表明:不同于未加筋的连续圆弧破裂面形态,加筋时破裂面的形态为隔断的多个圆弧面,新产生圆弧破裂面曲率增大。数值试验与模型试验的结果基本上一致,两者可进行相互验证。     

袋装砂土加固地基并维护地下管道模型试验研究

袋装砂土地基加固技术的应用十分广泛。为了研究袋装砂土对地基的加固作用及对地下管道的保护效果,进行了袋装砂土加固地基并维护地下管道的室内模型试验。试验对比了有加固和无加固地基、不同砂袋数量以及不同摆放形式下的结果,总结各组试验荷载与沉降以及荷载与应变的变化规律。试验结果表明:(1)拱形截面摆放形式结合地下管道共同作用能大幅提高地基承载力;(2)有效减少地基沉降和不均匀沉降的发生;(3)显著减小地下管道的变形。因此,袋装砂土地基加固法可应用于工程实践,能够提高地基的承载力,并有效维护地下管道设施。     

钢板桩地基基础的计算分析

研究了土体-构造物共同作用的非线性问题．为研究土体-构造物的共同作用性能，利用钢板桩加强的地基基础进行了有限元分析．为模拟土体-构造物间的相互作用引用了界面元，计算分析结果为：(1)对沉降量与水平位移，利用界面元计算时，其结果稍大；(2)对极限承载力，利用界面元计算的结果约小12％；(3)竖状基础的水平位移和竖向位移，将受界面元的影响。     

土工格栅加筋砂土地基性能模型试验研究

正确评价土S-格栅加筋砂土的地基性能，是进行土工格栅与土之间相互作用分析以及为工程设计、计算与分析确定参数的基础．通过模型试验，对静载条件下土工格栅加筋砂土地基性能进行了研究．由模型试验测量结果得知，在砂土地基中铺设塑料土工格栅，可以使承载力提高10％～40％、侧向位移量减少20％～50％、地基轴线处竖向沉降减少30％～50％．通过比较分析认为，对于条形浅基础加筋地基，最佳加筋层数为2～3层，加筋长度应为基础宽度的3倍．     

加筋土挡墙结构系统的可靠性分析

基于系统可靠性理论,在分析加筋土挡墙内外部稳定极限状态方程基础上,研究各失效模式的逻辑关系,建立加筋土挡墙结构系统的可靠度计算模型,并进行实例分析。研究结果表明:加筋土挡墙结构的可靠度不等于单一失效模式下的可靠度,可靠性分析时应进行结构系统可靠度计算;加筋土挡墙中单层(根)筋材的抗拉断与抗拔出破坏模式是不相容的;内部稳定性是由多根筋材的稳定性所构成,遵循k/n模型;外部稳定性的4种失效模式是混联系统,抗滑稳定性与抗倾覆稳定性是不相容关系,并与地基承载力稳定性和整体稳定性构成串联系统;局部稳定性也遵循k/n模型,加筋土挡墙的内部稳定性、外部稳定性和局部稳定性三者构成串联系统。     

软土地区某高层建筑地基加固现场实测及有限元分析

地基处理不当、基础设计不合理等原因都会造成建筑物不均匀沉降,给建筑的正常使用造成影响.以某不均匀高层建筑为例,详细介绍了该建筑所经历的两次基础加固过程,结合现场监测和数值模拟方法分析了两次加固的效果,并预测了未来两年的沉降发展趋势.结果表明:地层不均匀、地基土固结沉降增大桩基负摩阻力是造成本建筑不均匀沉降的原因,本项目上部结构施工完成三年后超孔隙水压力才基本消散;基础加固中基桩应选择合理的持力层,如桩长较短,即使桩数多,也无法很好地发挥作用;基础加固有一定的滞后效应,由于加固桩体施工对土体有一定扰动,故沉降不会立刻停止,而是在扰动停止后趋于稳定;沉降缝对于控制大规模不均匀沉降意义重大,设计时应特别注意.     

临坡双层粘土地基极限承载力的上限分析

在现有研究基础上,结合临坡条形基础双层粘土地基临近边坡的非对称性特征和层状地基特征,构建出临坡条形基础双层粘土地基的多滑块组合单侧滑移破坏模式;根据速度相容关系和速度三角形闭合条件,确定出多滑块离散模式相对应的机动允许速度场;引入上限极限分析理论,导出临坡条形基础双层粘土地基极限承载力计算模型,在此模型上采用序列二次规划算法进行优化求解,建立了临坡条形基础双层粘土地基极限承载力确定方法.利用Matlab的符号运算功能和优化函数编程计算进行实例分析,并与有限元数值计算结果进行对比分析,表明了本文研究方法的可行性与合理性.