双层黄土公路隧道地震反应的分析

本文以兰州市伏龙坪双层黄土公路隧道为研究对象,研究其在8度地震荷载作用下的动力时程反应。计算结果表明:在地震荷载作用下衬砌上应力值较大的部位主要集中在拱腰、拱脚和行车道板等部位,塑性区主要分布在拱顶、拱腰二侧,以及边墙与仰拱相接的拱脚等靠近衬砌的小范围土体上,塑性区开展最大深度接近2.0m,说明在此地震动作用下,塑性区范围内的部分土体会产生松动、变形,在一定程度上影响隧道的整体稳定性。上述结果可作为双层黄土公路隧道抗震设计的参考依据。     

沙土固化场地板式地锚的抗拔特性研究

以我国西部地区风积沙土场地的风积沙及钢板地锚为研究对象,开展经水泥固化后风积沙试样的三轴压缩试验;根据三轴压缩试验获得的加固后风积沙应力-应变关系曲线,在FLAC3D软件平台上进行加固风积沙土弹塑性本构模型的二次开发;基于此,通过数值模拟分析钢板地锚受斜向上45°荷载作用下极限承载力和锚板周边沙土的破坏形态.结果表明,风积沙采用水泥加固效果良好;地锚结构及土体荷载位移曲线呈"先缓变后陡变"的趋势;施加荷载初期,地锚周围土体产生了较小范围的塑性区;当荷载达到比例极限(荷载位移曲线中线性段的最大荷载值)时,地锚结构周边土体的塑性区逐渐扩展,并出现局部连通;随着荷载的进一步增大,塑性区的范围显著扩大,土体逐渐丧失承载能力;当施加的荷载较小时,在锚板下方的土体出现了局部的张拉破坏,随着荷载的逐渐增加,破坏面逐渐延伸,形成向上的喇叭口形状.研究成果可为我国沙漠地区沙土场地锚板极限承载力的分析及锚板设计提供参考.     

大厚度黄土场地双索联合板索基础抗拔

"大开挖"基础、"掏挖扩底"基础、"爆扩桩"基础为现今主要既抗压又抗拔基础,针对3种基础型式存在的缺陷和不足,构建了双索联合板索基础并且获得了发明专利授权,该基础的上板主要承受下压力和水平力,两锚板承担上拔力.论文深入系统地分析研究了双索联合板索基础两锚板间距对极限抗拔力、锚板和土体位移、土体的剪应变、土中塑性区和破坏面的影响,结合与单索联合板索基础进行对比分析,揭示了双索联合板索基础的抗拔机理及其抗拔力、土体位移、土体剪应变、土体塑性区的演化规律,为该基础型式的设计和施工提供了支撑.     

土体内柱形孔扩张问题的一般解及剪胀角的影响分析

根据土塑性力学的基本原理,在考虑材料剪胀性的情况下,解得了土体内柱形孔扩张时塑性区范围大小的理论计算公式,进而得到了柱形孔扩张时引起周围土体内塑性区和弹性区应力场和位移场的解析解。研究了剪胀角ψ对弹塑性交界处半径R的影响并给出了剪胀角的测试方法。通过算例研究发现,弹塑性交界处半径R随着剪胀角ψ的增大而逐渐减小,塑性区平均体积应变却随着剪胀角ψ的增大而增大。     

悬臂式板桩入土深度的ANSYS数值模拟

板桩作为一种挡土支护结构,常用在码头、船闸以及基坑开挖等工程中,因此存在一个板桩入土深度的设计问题。现有的计算方法不考虑墙与土之间的实际变形情况和其对土压力的大小与分布的影响, 存在一些不可忽视的缺陷。本文采用ANSYS有限元软件对悬臂式板桩进行了三维实体数值模拟,得到了板桩位移,并分析得出其入土深度,计算结果符合实际情况,这为悬臂式板桩结构入土深度的设计校核提供了可靠的参考数据。     

侧压力系数变化时均布条形载荷下的塑性区

根据弹性理论和Mohr-coulomb准则，导出了侧压力系数变化时均布条形载荷下地基中塑性区的控制方程。根据方程可以确塑性区的范围，发展趋势和应力演变过程。与文献给出的假设侧压力系数等于1时塑性区的确定方法相比，本法所确定的塑性区稍深，而且随载荷增大两侧相对独立向下发展且连体趋势不明显：当载荷达到某一值时，塑性区深度将迅速加深而宽度却基本不变。     

粉喷桩施工过程对桩周土影响机理分析

通过对现有粉喷桩施工过程喷粉压力的分析,提出了粉喷桩施工过程喷粉压力对桩周土体作用的分析模型,该模型可以考虑施工过程桩周土体中超静孔隙水压力随深度变化.分析了粉喷桩施工过程的桩周土体超静孔隙水压力产生与消散规律.利用平面圆柱扩张理论分析某一深度处超静孔隙水压力,求解出粉喷桩施工对桩周土体产生塑性区半径大小的解析式.由理论计算结果与实测结果表明,桩边附近的超静孔隙水压力的理论值与实测值较为吻合,而由于假设条件与实际情况存在着一定的差异,导致理论计算结果的塑性区半径偏大.但由理论计算表明,理论公式能较好反映粉喷桩施工对桩周土体的影响规律.     

非饱和下蜀土边坡稳定性数值分析研究

为了避免岩土体滑坡所带来的地质灾害给人民的生命财产安全造成严重危害,考虑到土体处于非饱和状态下,土质边坡的稳定性评价显得尤为重要.以南京市某下蜀土边坡工程为研究对象,根据室内试验得到土体的抗剪强度和非饱和土水土特征曲线,分析了下蜀土的强度变化情况;利用有限元分析软件ABAQUS,采用强度折减法,分析了土质边坡处于饱和状态和不饱和状态下时边坡的稳定性,采用强度折减法来模拟降雨或者水位上升的影响,发现在降雨过程中边坡的安全系数会减小,不利于边坡稳定;对比两种状态下下蜀土边坡的塑性图,发现随着土体饱和度的降低或基质吸力的增加,土坡失稳破坏的塑性区深度加深.     

土石混合填料强夯过程三维离散元模拟

传统强夯数值模型多针对单一类型填料,并不适用于利用强夯法加固土石混合料的情况.为此,基于PFC3D软件,首先建立了强夯颗粒流模型,通过开展强夯现场试验验证了数值模型的适用性.然后,利用建立的强夯数值模型,对夯锤位移时程特性、夯沉量发展规律及土体塑性区特征展开研究.研究结果表明,强夯过程会经历一次反弹阶段,随着夯击次数的增加反弹量增加;提出了夯沉比的修正计算方法,可以用来评价强夯单次夯击效率和确定最佳夯击次数;土体塑性区呈竖向深度大于横向的椭圆形;此次强夯最佳夯击次数为7次,有效加固深度约为3.0 m.研究结果可以为同类工程及规范的完善提供参考.     

抗滑结构对渠坡增稳效应的有限元分析

采用有限元强度折减法,对南水北调工程某渠坡在仅考虑重力荷载作用下进行了三维有限元稳定性计算,讨论了衬砌、抗滑桩等抗滑措施对渠坡的增稳效果,对渠坡稳定计算中抗滑结构与土体之间有无接触进行了对比分析.结果表明:衬砌明显提高了渠坡的抗滑稳定性,而抗滑桩的增稳效果不明显,原因在于抗滑桩并没有阻断塑性贯通区;抗滑结构与土体土之间考虑接触后,渠坡稳定安全系数明显降低,塑性贯通区表现出明显的变化,接触分析可以较为真实地反映抗滑结构和周围土体之间的接触效应.     

某深基坑工程监测与变形影响因素有限元分析

针对深基坑工程变形对周围环境稳定性影响的问题,结合某深基坑工程变形监测数据,运用Midas/GTS建立基坑支护结构三维有限元模型.采用单因素分析法,研究土体弹性模量、围护桩入土深度及刚度对基坑变形的影响.结果表明:带一道内支撑的基坑围护桩墙水平侧移值在围护桩底部最大,基坑外地表沉降是典型抛物线形式;围护桩水平侧移主要受基坑底部土体模量影响;围护桩入土深度对坑底土体隆起影响显著;当入土深度及刚度处于合适比例时才能发挥各自的最大作用.     

土的视电阻率的各向异性指数随裂隙深度开展的变化规律研究

土中裂隙不论对环境、工程还是农业都有危害。目前的研究裂隙的方法有很多,但都有其缺陷,特别在裂隙深度上的研究没有一个经济无损可以广泛应用的方法。用单层电极模型来分析研究具有不同裂隙开展的土的视电阻率的各向异性指数(AI),掌握各向异性指数的变化规律;用有机玻璃板作为裂隙,通过四电极法做多层电极室内试验证上诉规律。得出单层电极测量裂隙深度对土体的AI的影响存在1倍电极距离的影响范围,AI变化率在裂隙相对深度接近于0点取到峰值,以此提出裂隙的深度的测试方法。     

酸性污染土物理力学性质的室内试验研究

基于上海地区浅层软粘性土较易被污染,且通常工业污染中以硫酸污染最为严重这一原因,选用该地区浅层典型的淤泥质粉质粘土,通过室内浸泡方法制备酸性污染土,系统研究了不同浓度硫酸溶液、不同侵蚀时间对土体物理力学性质的影响,研究表明:随酸侵蚀时间的推移,土的含水量、孔隙比、液塑限都是随硫酸浓度的增加而增加;土的圆锥入土深度随着浸泡时间的延长、酸液浓度的增加而加大,微型十字板强度减小,直剪固快试验结果规律不明显;压缩系数随浸泡时间的延长呈增大的趋势,压缩模量呈减小的趋势,而压缩系数和压缩模量随酸液浓度的变化规律不明显.同时对污染土几种强度试验方法的有效性进行对比分析,表明直剪固快试验有效性差;微型十字板试验和圆锥入土深度试验结果相吻合,有效性好,建议采用微型十字板和圆锥入土深度试验进行污染土室内强度试验.     

近接既有结构深大基坑隆起变形控制——以天津地铁5号线思源道站接建地下空间工程为例

现行基坑支护规范抗隆起主要验算支护结构的稳定，无法满足拓建工程对基坑隆起变形的严格要求。从力学平衡和刚度控制的角度，阐明了深大基坑隆起的力学机理和隆起荷载的计算方法，提出了控制基坑隆起的新途径。研究表明：基坑隆起荷载与支护结构的入土深度、基坑深度、基坑宽度、土体内摩擦角和土体重度等因素有关；将基坑隆起问题转化为坑底加固土层的平衡问题，可以作为拓建工程基坑隆起控制的计算方法；坑底土体刚性加固和抗拔桩是控制基坑隆起变形的重要措施，坑底加固和抗拔桩应在基坑开挖前实施。     

挖孔抗滑桩施工技术分析

抗滑桩是一种靠桩周土体对桩的嵌制来稳定土体、减少滑体推挤力并传递部分土推挤力的工程建筑物，对于非塑性滑坡十分有效，特别是由于两种岩层夹有薄层塑性滑层时效果明显，对于塑性滑坡，效果较差，尤其对呈塑流状滑坡体时，不宜使用。本文通过笔者工程实践总结，针对挖孔抗滑桩施工技术进行分析总结。     

饱和黏土中球(柱)孔瞬时扩张及超孔隙水压力研究

因孔内压力瞬间加载到指定状态,球(柱)孔塑性区土体受力特征符合不固结不排水状态.基于此得出了针对饱和黏性土体中球(柱)孔扩张问题的屈服准则,此准则与Tresca准则形式相同.通过该屈服准则得出了饱和土体中球(柱)孔扩张问题的总应力场.然后通过弹性区、塑性区和弹塑性界面的特征求解出弹性区和塑性区超孔隙水压力;再根据有效应力原理,得出球(柱)孔扩张问题的有效应力场.最后利用推导出的理论成果,对沉桩引起的超孔隙水压力的实测值与计算值进行了比较分析.     

烟台市金建大厦深基坑支护计算与设计探讨

研究了烟台市金建大厦基坑支护理论计算方法,传统的经典理论不能计算结构与土体的变形,而弹性支点法只能计算结构内力与变形,对土体强度问题考虑不足,无法直接确定桩的入土深度等问题,本文同时采用了静力平衡法与弹性支点法理论,两种方法的结合使用。为该基坑工程的支护设计提供可靠的理论依据。     

柱孔扩张问题的解析解及应用

本文在引入参数Irr的基础上，推导了圆柱孔扩张的解析解和相应的弹、塑性区应力、位移表达式，并对沉桩挤土产生的桩侧水平位移进行预估，发现采用圆柱孔扩张理论的预估值与实测值能较好地吻合，但在地表附近和桩端区域有较大误差,沿桩长方向土体变形的塑性区域类似开口向上的喇叭形，变形区域随着土体深度的增加而逐渐减小，弹塑性交界处的径向应力σR和环向应力σθ为常数，与交界处半径R无关。     

临坡抗拔条形锚板破坏模式及 极限承载力上限分析与试验验证

考虑土体材料的非线性特征,用非线性强度准则及其关联流动法则构造临坡条形锚板上拔时的机动许可速度场,并基于上限定理导出其曲线型破坏模式及抗拔承载力上限解.此后,借助DIC图像关联技术开展了一系列临近砂土边坡条形锚板的室内抗拔模型试验,得到了不同边坡角度及不同临坡比情况下条形锚板的抗拔承载力及上方土体破裂面发展模式.对比结果表明,临坡条形锚板的抗拔承载力与本文上限解计算结果误差在13％以内,土体破裂面模式也基本吻合,从而验证了本文理论解的合理性.最后,对抗拔条形锚板的临界临坡比进行了探讨,分析结果表明临界临坡比随埋置深度和初始黏聚力的增大而增大,随单轴抗拉强度的增大而减小.     

浅埋大采高工作面区段煤柱下合理留设宽度模拟研究

本文利用FLAC3D数值模拟软件通过建立模型对不同宽度煤柱下巷道围岩垂直应力、变形及破坏规律进行了研究分析。研究认为:随着煤柱宽度的增大,煤柱应力集中范围越来越小,应力集中系数越来越小,逐渐呈现均匀承载现象,同时巷道围岩位移量、煤柱塑性区、巷道围岩塑性区范围也逐渐减小。随着煤柱宽度的增大,煤柱弹性区域范围越大,煤柱越稳定,回采巷道越安全,考虑到煤柱过宽会造成资源的浪费,最终确定合理的区段煤柱尺寸在14~16 m之间。