考虑扰动影响的地基非线性沉降分层总和分析方法

为预测工程地基土体沉降,针对受到施工扰动影响的地基土,基于扰动状态概念分别以抗剪强度和相对密实度为扰动参量建立扰动因子函数,从而提出能够考虑扰动影响的地基土修正Duncan-Chang模型.首先,考虑地基土实际应力状态,将地基土沉降变形视为由附加静水压力和附加偏应力引起的两部分变形之和,建立地基土沉降变形分析模型;其次,考虑地基土的应力历史并采用分级加载分析方法,给出了不同埋深地基土初始变形模量的确定方法;然后,基于虎克定律和修正Duncan-Chang模型并采用分级加载分析方法分别建立由附加静水压力和附加偏应力作用下的地基沉降变形计算模型,给出了考虑附加应力影响的地基土变形模量的确定方法;最后,将本文方法应用于工程实例并进行了沉降变形分析.研究结果表明:本文方法在反映地基土扰动程度、应力状态和应力历史等方面具有一定的优越性和可行性,其计算结果符合沉降预测规律.     

基于孔隙介质模型的散体材料桩复合地基沉降分层总和分析方法

复合地基沉降计算是地基加固处理及相关设计的重要依据.基于刚性基础下散体材料桩复合地基沉降变形的特点,从桩与土微观变形力学机理研究入手,考虑其孔隙性质并引入孔隙介质分析方法,分别建立了反映桩与土表观变形力学参数与其骨架实际变形力学参数之间关系的孔隙介质模型.在此基础上,考虑桩与土变形力学参数的非线性特征,引进分级加载的思想,分别建立了附加应力和初始地应力对桩与土变形力学参数的影响模型,进而,建立了一种改进的散体材料桩复合地基沉降分层总和分析方法.通过工程实例分析并与现有方法计算结果进行对比,发现该方法不仅能反映桩和土变形力学参数随埋深和附加应力变化而变化的非线性特征,还能避免地基沉降计算中压缩试验曲线的使用,而且具有更高的计算精度,表明了该模型和方法的合理性与优越性.     

散体材料桩复合地基桩土应力比计算新方法

针对现有桩土应力比计算方法存在的局限性与不足,研究了基于桩土相互作用机理的散体材料桩复合地基应力应变关系,并在考虑桩、土体孔隙率随加载而不断变化的基础上,建立了面积置换率与桩、土体变形模量及泊松比的确定方法.引进分级加载和分层计算的思想,建立了散体材料桩复合地基桩土应力比计算新方法.该方法适用于不同布桩方式下桩土应力比的求解,且能够反映桩、土体变形模量和面积置换率随加载而不断变化的特点.工程实例计算与分析并与其他计算方法比较表明了该方法的合理性与可行性.     

弥勒原状膨胀土物理力学参数与固结特性

针对云桂铁路弥勒试验段原状膨胀土开展一系列常规室内试验,掌握弥勒膨胀土的物理力学参数,在此基础上,以高路堤分段堆载方式为研究依据,基于GDS三轴试验系统进行原状膨胀土分级连续加载K0固结试验。结果表明:膨胀土的应力-应变关系呈阶梯状变化,割线模量与应力的关系呈镰刀型变化;对超固结膨胀土,Wroth推荐的经验公式能较好地描述K0(OC)与ηOCR(超固结比)的关系。与分级加载固结试验结果相比,膨胀土在分级连续加载K0固结试验中的压缩系数更高。研究结果对膨胀土地基沉降评价具有一定的指导意义和参考价值。     

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.     

粘土地基沉降计算

将损伤理论引入到粘土地基沉降计算中，修正已有沉降计算公式。根据Duncen-Chang模型考虑了泊松比ν随应力变化而对地基沉降产生的影响。认为次固结沉降是土骨架蠕动变形的结果,用Mesri蠕变模型计算土的次固结沉降。     

引入三维接触单元模拟冻土与桩共同工作

运用虚位移原理推导出三维非线性接触单元的等效单元刚度一约束矩阵;通过建立冻土地基的热弹塑性-蠕变增量应力应变关系及几何方程得出冻土地基的热弹塑性-蠕变单元平衡方程。根据桩土共同作用的工作特性,通过引入非线性接触单元将冻土地基的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模式与混凝土桩联系起来,建立了冻土区桩土共同作用的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模型,通过模型计算结果与实测比较表明,该计算模型能较好地体现桩冻土共同工作性能。     

超长摩擦桩承载性状的有限元法

基于三维有限元法,探讨了超长摩擦桩的数值模拟方法,分析了桩土界面单元、地基土单元模型参数对数值计算结果的影响.计算分析结果表明,桩周薄单元和地基土单元的模型参数对超长摩擦桩承载性状的影响很大,若均采用邓肯-张E-ν模型,抗剪强度指标、密度对桩顶极限荷载影响显著,而模量参数主要影响荷载-沉降曲线的斜率及极限荷载时的桩顶沉降量.     

土石混填路基压实度检测新方法探讨

土石混填路基变形模量和孔隙率随荷载增加而发生变化,土石颗粒受载前后体积不变,基于上述特点,建立了集中荷载作用下土石混填路基孔隙率和变形模量的变化模型,引进分级加载的思想和基于集中荷载作用于半无限空间的布辛奈斯克理论,建立了可考虑土石混填路基变形模量与孔隙率变化影响的路基表面竖向位移计算模型,利用土石混填路基表面静载试验曲线及曲线拟合方法确定了土石混填路基初始孔隙率,建立了土石混填路基压实度检测新方法.结合某工程实例进行测试结果对比分析,结果表明:新方法与传统方法测试结果吻合,能加快测试速度,降低对路基的破坏程度.     

碎石桩复合地基应力应变分析

在考虑桩 土相互作用的基础上 ,根据桩 土侧向变形协调及竖向变形相等的条件 ,应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力 应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 土应力比的计算式 ;利用摩尔 库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时 ,桩体和桩周土竖向变形的表达式以及碎石桩极限承载力计算式 ;讨论了桩 土应力比与置换率及桩周土变形模量的关系 .研究结果表明 :用碎石桩加固软土地基 ,加固效果较好 ;但用碎石桩来加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,加固效果不明显 .对于碎石桩加固的软土地基 ,应按控制沉降量设计法代替传统的控制承载力设计法进行设计计算 .     

基于静力贯入的路基压实度确定方法

为了建立公路路基压实度检测的新方法,在研究静力贯入路基变形力学机理基础上,深入考虑路基土体变形的非线性特征,引进分级加载和地基沉降分析的分层总和分析的思想,结合增量广义虎克定律和Duncan-Chang模型,建立了以路基土体初始孔隙率、泊松比、粘聚力和内摩擦角等为参数的路基贯入荷载位移分析模型.基于上述静力贯入位移分析模型,根据实测路基静力贯入荷载位移曲线,引进自适应遗传模拟退火优化反演分析方法,建立了基于静力贯入试验的路基压实度检测方法,该方法不仅可以检测路基压实度,还可以测定路基土体其他物理力学参数,而且,该方法还具有检测速度快和效率高的特点.通过工程实例计算和与现有方法的对比分析,表明了本文方法的合理性与可行性.     

砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应分析

结合某地铁车站基坑开挖工程,基于基坑支护结构的现场实测数据,对排桩内支撑基坑支护体系桩顶水平位移,桩体侧向位移及基坑周边土体沉降量进行分析,得出基坑围护结构各项位移和周边土体沉降随时间及开挖深度的变化规律.建立研究区二维有限元模型,并将实测数据与模拟值进行对比,研究支护结构内力变化及桩后土体应力状态.研究结果表明:基坑长边桩顶水平位移约为短边桩顶水平位移的3倍,桩体最大侧向变形量位于1/2H(H为基坑开挖深度)处;基坑开挖及降水引起地面沉降范围约3H,基坑周边各监测断面最大沉降量出现在距基坑边22m处(约0.82H~0.96H),内支撑架设有助于增大基坑整体稳定性.     

冲击荷载作用下地基土变形及动力特性

为研究冲击荷载作用下地基土变形及动力特性,在ABAQUS框架内,采用Mohr-Coulomb模型、刚体冲击荷载、非线性大变形有限元算法及ALE(arbitrary lagrangian eulerian)自适应技术,计算了变形、应力和加速度。计算与现场试验结果基本一致,验证了模型的合理性。以该模型为基础,研究了不同能级、不同冲击次数、不同土体弹模对地基土体变形、应力、速度及加速度的影响。结果表明:夯沉量、隆起高度与夯击能呈线性关系,夯沉量和弹性模量近似呈线性关系;冲击荷载作用下土体呈弹塑性变形→弹性变形逐渐恢复→仅剩塑性沉降变形;冲击能量沿40°～45°向下传递且不断衰减,在施工过程宜合理确定夯间距,分遍错位夯实,确保土体得以有效处理;竖向应力时程曲线呈近似三角形形状,仅出现一次峰值应力。     

软土地区储罐群地基沉降的三维数值模拟

在软土地区修建储罐群的过程中,不均匀沉降成为工程的主要控制因素之一.由于沉降问题受到储罐间距、孔隙水压力变化等动态因素的影响,使得问题的解决趋于复杂.运用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立三维非线性有限差分模型,综合各种变化因素的影响,研究软土地区不同净距的储罐群地基的变形及应力分布,模拟分析不同净距对储罐沉降和沉降差的影响.结果表明,在考虑地基土附加应力和超孔隙水压力共同作用时,储罐净距为0.6D(D为储罐直径)左右时比较合理.     

基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法

为克服以往路基压实度快速检测法中需要繁琐的标定试验及忽视初始地应力对变形参数影响的缺陷,建立了路基压实度快速检测新方法.首先,基于孔隙介质理论,研究了孔隙率、变形模量及密度随路基材料变形而变化的规律;其次,引入分层总和法和分级加载思想,考虑初始地应力和路基变形均影响路基力学参数变化的特征,建立静力贯入条件下贯入荷载-沉降解析关系;然后,在路基静力贯入试验测得荷载-沉降试验曲线的基础上,利用自适应遗传退火算法反演得路基贯入荷载-沉降解析关系中的各参数,从而建立基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法;最后,通过工程实例对比可知,本文方法精确度满足工程要求,检测过程中无需繁琐的灌水法标定试验,能快速准确地检测路基压实度,表明了本文方法的合理性和可行性.     

软土地基基坑开挖对临近桩变形影响的时效分析

为解决软土地基基坑开挖条件下,邻近桩基水平位移随时间逐渐发展的问题,结合两阶段分析方法,第一阶段引入三维分数阶Merchant黏弹性模型来描述软土的蠕变特性,采用对应性原理和Laplace积分变换方法,求得附加应力的Mindlin时域解;第二阶段将桩基看作Pasternak地基上的Timoshenko梁,将所得附加应力加载在桩基上,建立桩基的变形微分方程,利用有限差分法对方程进行求解,得到考虑桩基剪切效应及桩土剪切层厚度的桩基水平位移时域解. 通过与已有文献中的算例进行对比,验证了该方法的正确性. 最后,对三维分数阶Merchant黏弹性模型参数（剪切模量、体积模量、黏滞系数、分数阶）进行了影响因素分析. 结果表明,所得方法能够较好地反映基坑开挖引起邻近桩基水平位移随时间的发展规律.     

考虑渗流应力耦合作用的深基坑开挖变形研究

基于土体渗流应力耦合效应及本构理论,针对某场地地下水埋深较浅、粉质黏土和粘土分布较厚的深基坑工程建立了相应开挖支护三维有限元模型.通过室内试验测定了基坑土体的修正剑桥本构关系参数并将修正剑桥本构关系应用于基坑开挖支护的数值模拟分析中.分别研究了基坑开挖过程中有无渗流-应力耦合效应的基坑整体变形、支护结构位移、坑外地表沉降及坑底回弹情况.研究结果表明:1含水粉质黏土和粘土采用修正剑桥本构关系较合适;2考虑渗流应力耦合作用时基坑支护结构水平位移、坑外地表沉降及坑底回弹量分别是未考虑渗流应力耦合作用时的0.57倍、0.07倍、0.59倍,基坑开挖变形应充分考虑渗流应力耦合作用;3坑底超前降水能显著减小坑底隆起.     

土体小应变刚度特性的试验研究

土体的小应变刚度在深基坑或隧道开挖等以变形控制为主的工程中是起决定性作用的参数.利用固结仪、应力路径三轴仪和共振柱联合测定江苏常州地区3个典型土层原状土的小应变刚度特性,得到了土体小应变硬化模型(HSS)的相关参数,包括土体的初始剪切模量、模量退化曲线、土体强度参数、加卸载模量等.分析了土体有效应力对土体小应变刚度特性的影响,并对如何选择合适的小应变模型参数提出了初步建议.     

复合桩基沉降计算的可靠度研究

从复合桩基的沉降计算方法出发，提出了按压缩区域分解法计算复合桩基的可靠度计算模型，并在此基础上提出了沉降可靠度的简化计算方法。结合一个工程实例对比分析了简化计算法的实用性，并在此基础上分析了土模量变异系数对沉降可靠性的影响。     

深潜器耐压壳极限强度的模量算法

通过引入承压球壳变形的对称性假设,将承受均匀外压球壳的理论表达简化为筒形板及弹性基础梁的数学模型.引入参数,将切线模量理论等多种模量理论统一表达,在材料应力应变曲线的基础上,得到模量因子曲线和相应的解析表达式.以切线模量理论和双模量理论为例,将2种模量理论应用于钛合金球壳的承载力计算,并将计算值与实验结果进行比较,得出模量理论在耐压壳极限强度计算问题上的有效性和适用范围,为深潜器的初步设计提供参考.