可液化土层的位置对土层-地下结构地震反应的影响

为了研究不同位置的液化土层对地下结构地震反应的影响,采用PL-Fin土体液化本构模型,使用FLAC3D进行了研究,总结了液化土层发生液化大变形时刻液化区分布、孔隙水压力与超静孔隙水压力比变化规律及差异、地下结构的位移及差异沉降规律,并与非液化场地下的地下结构地震反应进行了对比.主要结论有:当结构底部存在液化土层时,引起的结构位移最大,使结构下沉;结构两侧的土体液化会引起结构上浮,并使侧墙水平向向层间位移和顶底板竖向层间位移增加;结构整体位于液化土层中时,土体位移、结构位移和结构层间位移差都不是最大值,仅研究结构整体位于液化土层的规律存在不足;结构周围、两侧、底部、底部45°位置、左右两侧和底部45°位置以及底部和底部45°位置存在液化土层(B+C)位置共计6种工况下结构顶板y向层间位移变化规律基本一致,但车站不同位置存在液化土层,土层液化的反应和对结构的影响存在一定差异;液化大变形发生在孔隙水压力和超孔压比突增后的1~3s后,因此可由孔隙水压力和超孔压比的突变判断是否发生液化大变形.     

深基坑桩锚支护下桩后土体深部水平位移的研究分析

基坑工程中,桩后土体的变形是对支护结构产生作用力的原因,对桩后土体的实时监测,能够准确把握土体的变形规律,确保施工安全。依据某桩锚联合支护式深基坑桩后土体深部水平位移的实测资料,进行研究分析,得到土体深部水平位移分布图。研究表明:基坑开挖过程中,土体深部水平位移不断增加,沿深度方向呈现"中间大,上下小"的分布规律,最大值在测斜深度的上1/3处;开挖深度对土体深部水平位移最大值位置点影响显著;最大值位置处的位移呈现"阶梯状"增长规律。研究分析结果为支护桩受力及变形、桩后土压力的分析提供依据,对进一步施工提供指导。     

注浆对邻近土体水平变形影响的原位试验研究

城市环境中,隧道常因邻近基坑等施工活动产生水平变形,然而注浆在建筑物的竖向位移控制方面的研究较多,而在水平变形控制方面研究较少.依托天津地区某工程,通过袖阀管注浆原位试验研究了注浆过程中邻近土体的水平变形模式,并进一步研究了注浆量、注浆距离、注浆顺序、注浆深度范围、注浆时间间隔及注浆速率对邻近土体水平位移的影响.试验结果表明,注浆引发邻近土体的水平变形沿深度方向上的分布模式类似于弓形,最大水平位移位置在深度上位于注浆范围上边界附近,并且随注浆距离的增大逐渐上移.因此,注浆设计时宜根据注浆距离将注浆深度范围的上边界设置在纠偏对象所在深度或以下,以提高位移控制效果.随着注浆量的增大,土体最大水平位移及注浆效率逐渐增大;注浆距离增大,土体最大水平位移及注浆效率逐渐减小,所以为保证注浆效果,注浆距离不宜太大.双孔间隔注浆引起的土体位移比双孔同时注浆略大,其原因是双孔间隔注浆时,先行注浆处硬化后的土体限制后续注浆浆液的扩散.随着注浆速率的提高,注浆结束时土体水平位移大幅提高,但注浆速率较高时,变形稳定后位移无明显增大,即注浆效率降低,为避免对纠偏对象扰动过大,应控制注浆速率.     

基于流固耦合效应的红砂岩地层深基坑围护结构变形特性分析

降水渗流引起的基坑变形问题十分复杂,采用流固耦合的数值方法,以兰州某地铁车站红砂岩深基坑为研究背景。对围护桩体水平位移、基坑内外土体竖向位移和水位变化进行现场监测,利用FLAC3D建立车站基坑降水开挖耦合模型,分析了围护结构的变形特性以及基坑内外土体竖向变形规律。结果表明围护桩体最大水平位移在0.5倍左右坑深处;基坑开挖对周围土体在0至2.5倍坑深范围内的沉降变形影响显著,最大沉降值发生在距离基坑边缘约0.55倍坑深;降水引起的基坑内外沉降随时间增加呈减小的趋势,降水与立柱桩联合作用使坑底隆起显著减小,基坑内外同时降水有利于解决红砂岩透水问题。考虑流固耦合的数值模拟与现场监测相结合预测兰州地区基坑变形更具科学性。     

基于非均匀收敛模式的隧道地表变形的随机介质预测模型

对隧道开挖断面均匀收敛模式及底部土体位移为0 mm的非均匀收敛模式进行探讨,提出隧道底部土体位移不为0 mm的非均匀收敛模式。基于随机介质理论基本原理,推导该模式下单孔及平行双孔椭圆断面隧道开挖引起的地表位移与变形的计算公式,并采用模拟退火遗传算法求解该模型对应参数识别的复杂非线性优化问题。研究结果表明:底部土体位移不为0 mm的非均匀收敛模式的预测精度要高于均匀收敛模型和底部土体位移为0 mm的非均匀收敛模型;该收敛模式与隧道开挖断面实际收敛规律吻合。     

防挤槽在沉桩挤土中效果的有限元模拟

本文基于有限元软件,建立了考虑桩土相互作用、几何大变形、材料非线性的沉桩挤土有限单元法模型,得到了设置防挤槽对沉桩后桩周土体位移和应力分布规律的影响。防挤槽槽前土体水平向失去约束,在桩的挤压作用下,土体运动主要表现为水平位移,竖向则表现为轻微下沉;防挤槽的存在能有效地减少槽后的土体位移,但在槽深范围内效果明显,而槽底以下的挤土位移场和无槽时差别不大。     

降雨影响下紧邻桥梁软土基坑围护结构受力变形研究

某基坑受连续降雨影响,基坑围护结构及其紧邻桥梁桩基受力变形影响较大,施工安全风险大增。为此,本文基于饱和与非饱和土体强度参数变化规律和线性内插法对坑内土体力学参数进行计算,结合现场实测数据,采用有限元模拟分析了坑内降水及开挖所引起的围护结构受力变形规律及紧邻桥梁桩基变形规律,并探讨了降雨时长对基坑围护结构变形影响。结果表明,基坑开挖至坑底,围护结构发生“踢脚”大变形,易引起第一道混凝土支撑受拉脱落,最大水平位移发生在围护结构底部;桥梁桩基减弱了因开挖引起的基坑周围土体滑移,造成围护结构两侧受力不对称,导致其远离桩基侧变形过大;降雨引起坑内部分土体软化,使得围护结构水平位移进一步增大;在基坑非饱和区范围内且降雨强度一定时,围护结构水平位移量随降雨时长呈非线性加速增长趋势。     

基于ABAQUS的单井抽水试验数值模拟

基坑降水在基坑施工中起着重要作用,但降水会对周围环境造成不利影响,譬如引起地面沉降现象。以上海地区某现场抽水试验为例,应用有限元分析软件Abaqus,建立三维地面沉降模型,将土体应力应变与渗流进行耦合,进行有限元计算,分析了抽水过程中孔隙压力的变化以及沉降的分布。数值模拟结果表明,抽水引起的竖向位移明显大于水平位移,最大竖向位移并非发生于地表,各个土层压缩或拉伸的变形状态也不一样。     

基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形及计算深度研究

目的基于弹性理论,采用二阶段法,研究基坑开挖对下卧隧道竖向隆起的影响.方法首先基于Boussinesq解与土体e-lgp模型、Mindlin解与土体e-lgp模型,采用分层总和法计算出隧道轴线处由于基坑土体开挖引起的土体位移,然后将土体位移作为被动荷载,作用于被动状态的弹性地基梁模型得到隧道竖向位移,结合4个实例确定合理的计算深度.结果基坑开挖引起的坑底土体隆起位移可以用高斯曲线来拟合;基于Boussinesq解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.89倍;基于Mindlin解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.72倍.结论基于弹性理论,采用二阶段法计算基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形是合理的,基于Mindlin解的计算结果更符合隧道隆起的规律.     

Pasternak地基中盾构隧道穿越引起地下管线竖向位移

采用统一土体移动模型三维解计算盾构施工引起的地下管线平面处土体竖向位移,并基于Pasternak地基模型对地下管线受力模型进行简化,建立单线、双线盾构隧道开挖引起的地下管线三维竖向位移计算公式。将计算结果与实测值进行对比;并探讨了管线材质、管线埋深以及土体损失率改变对管线竖向位移的影响。研究结果表明:计算结果与实测值比较吻合,可以计算单线和双线盾构开挖工况;双线隧道开挖引起的管线竖向位移大于单线隧道引起的管线竖向位移;管线材质和管线埋深的改变对管线最大竖向位移的影响较小,管线最大竖向位移随抗弯刚度增大而减小,随埋深增大而增大;土体损失率的改变对管线最大竖向位移的影响较大,土体损失率越大管线最大竖向位移也越大。     

隧道开挖引起上覆既有隧道受力变形解析解

为了精确且快捷地评估隧道开挖对上覆既有隧道的影响,首先基于Loganathan公式获得隧道开挖引起周围土体竖向自由位移解,然后将上覆既有隧道视为搁置在Vlasov地基模型的欧拉梁,综合考虑隧道两侧土体对既有隧道受力变形的影响,最后采用积分法获得既有隧道纵向变形解析解。案例分析结果表明：该方法计算结果与实测数据接近;与该方法的退化解析对比,该方法更贴近实测数据。进一步参数研究表明：增大地层损失率会引起既有隧道纵向位移和内力呈现线性增加的趋势;既有隧道抗弯刚度的增强会导致其纵向位移的减小,且会造成其内力增强;新旧隧道竖向距离和土体模量的增大会有效地减小既有隧道纵向位移和内力。     

基坑工程降水对复合地基变形的影响

由深基坑工程土方开挖引起的周围土体水平位移和竖向位移通常与基坑降水引起的变形耦合在一起,使得降水引起的土体变形研究变得复杂。选取郑州市数十例基坑工程支护结构实测变形很小的降水工程,用稳定流理论分析降水引起的沉降范围;然后,以半理论、半统计方法研究了降水引起的地基变形的计算方法。由于土体结构复杂,且准确的参数确定尚有困难,建议的沉降计算方法还有一定的局限性。     

基于监测数据对基坑工程变形规律分析

目的为解决基坑开挖时结构的安全与稳定问题,对基坑工程的变形进行分析,找出影响规律.方法以营口某深基坑工程实例为研究背景,整理现场得到的桩顶位移、地表沉降及深层土体水平位移等监测数据,对基坑工程的支护结构和周围土体及墙后土体在施工过程中产生的位移变化进行分析.结果支护结构相同的挡墙坑角处变形最小,中间位置变形最大,并且基坑变形随着开挖深度的增加而变大.开挖深度较大的软土地区基坑周边深层土体水平位移曲线类型大致表现为抛物线形,其最大水平位移大致为(2.0~10.0)×10-4hd,通常发生在基坑工程底部附近.结论深基坑工程的支护结构顶部水平位移与竖向位移变化趋势一致,表明二者的产生条件和影响因素大致相同.坑底部下面土体的水平位移对于坑底隆起有着直接影响,支护结构的强度越低,坑底部隆起的增强区域的范围也越大.     

冲击振动在砂土中传播的模型试验研究

通过模型试验研究了冲击荷载引起的振动在砂土中传播和衰减的规律,并探讨了隔振板的隔振效果.结果表明：在模型箱边界处设置泡沫隔振板,能够较好地控制振动波在边界处的反射效应;在冲击荷载作用下,土体振动随测点与震源的距离增大而迅速衰减,加速度峰值沿水平、竖向和对角线方向的衰减可用公式amax=kR-β进行拟合;隔振板对隔振板后面的土体能够起到一定的隔振和减振作用,但对隔振板前面的土体起到了相反的效果,这是由于振动波在隔振板处发生反射的缘故.     

基坑开挖对围护墙竖向变形的影响机理

采用数值分析方法,研究开挖卸荷引起的基坑围护墙竖向变形机理.在有限差分软件中建立考虑土与结构共同作用的分析模型,采用理想弹塑性接触模型模拟墙土接触力学特性,对比分析了3种土体参数下墙体和墙底土体竖向位移、墙土相对位移和墙体两侧摩阻力分布特性.结果表明:墙体的竖向位移主要由墙底土体竖向隆起和墙土相对滑动共同决定;坑底土体位移主要受到土体卸荷回弹的影响,与土层参数关系较大;当黏聚力增大时,墙体的下沉量减小;砂土的摩擦角越大,墙体的竖向隆起量也越大;墙土相对滑动则受墙体两侧的摩阻力共同作用,而摩阻力受参数取值的影响;当接触属性变强时,坑内摩阻力上升的趋势将增强,墙体发生的竖向隆起量也显著增加.     

沉管复合地基水平特性颗粒流数值模拟

对复合地基进行颗粒流模拟,建立了沉管水平受荷时的离散元模型,并研究了复合地基系统的水平特性,分析了沉管受水平载荷作用过程中土体位移场变化规律,及应力等宏观因素和土颗粒力链、配位数、孔隙率、转角等细观参数的变化.结果表明:竖向载荷作用下沉管在水平方向移动时,垫层颗粒受到扰动,当沉管竖向载荷增加时,沉管底部土体所受扰动范围变小;因此,增加竖向载荷使桩间土的挤密作用更显著,对降低土体扰动有较明显效果;桩顶土颗粒中强力链在沉管水平位移影响下的发展趋势说明土体颗粒体系内强弱力链间可相互转换.     

渗透作用下滑坡-抗滑桩变形特征分析——以马家沟滑坡分析为例

基于Drucker-Prager模型,以马家沟滑坡为分析对象,从水平抗力、位移的角度出发,利用有限元分析软件ABAQUS对库水位波动时渗透力作用下滑坡发育过程中滑坡-抗滑桩不同位置处的变形规律进行了研究。研究表明,库水位波动时,抗滑桩土体水平抗力及位移随渗透力的增大而增大;0~60 d,滑坡变形过程经历瞬间加卸荷变形、应力调整变形、应力稳步增长变形3个变形过程;0.5~40 d滑坡位移速率持续降低,滑坡处于减速蠕变阶段;40~100 d滑坡位移速率趋于稳定,滑坡处于等速蠕变阶段。滑坡位移速率趋于稳定时,土体的变形处于缓慢持续的状态,体现出马家沟滑坡的蠕滑特性;抗滑桩桩前、桩后水平抗力及位移呈现时间效应。     

扩径体直径对钻扩混凝土桩桩周土体影响的试验研究

基于室内砂土半面模型桩竖向加载试验,采用VIC-3D非接触全场应变测量系统实时记录荷载作用下桩周土体变形的动态发展过程,结合数字图像相关技术,获取了荷载作用下桩周土体位移场分布特征,探究了扩径体周围土体破坏状态,研究了钻扩混凝土桩扩径体直径对单桩承载力、位移分布规律、压缩区及沉陷区等的影响,并对主要压缩区和主要沉陷区范...     

隧道施工引起上覆土层变形规律研究

针对Peck公式在预测隧道施工引起地面沉降中不能考虑上覆土体体积变化的局限性,根据随机介质理论,建立了基于扩散传播方程可以考虑上覆土体体积变化的土体变形计算模型,以地面沉降分布为其边界条件,求得隧道上覆土层变形的计算表达式。在此基础上,利用典型工程案例实测数据拟合反分析了模型参数。计算结果分析表明:考虑隧道施工引起土体体积变化的计算模式更符合实际情况,并总结了模型计算参数的取值与土体性质的关系,为隧道施工引起上覆土层变形的预测提供了一条合理的途径。     

双向循环荷载下海上风机群桩基础累积变形特征分析

为探究双向循环荷载下海上风机群桩基础累积变形特征,依托南海某在役海上风电工程,利用ABAQUS建立了精细化三维有限元模型,引入了改进土体刚度衰减模型并嵌入用户子程序USDFLD中实现了双向循环荷载下海床土体刚度衰减的模拟,同时进一步引入双向循环正弦变化荷载并利用用户子程序DLOAD实现了模型复合加载。基于数值结果,分析了不同幅值、不同循环次数双向循环荷载作用下群桩基础侧向累积位移及桩身弯矩演化规律。结果表明：双向循环荷载下随着荷载循环次数的增加各桩泥面处水平位移、桩身弯矩均不断增大,表现出明显的累积效应;双向循环荷载下群桩前排桩桩身泥面处水平位移、弯矩最大,中排桩次之,后排桩最小;当水平(竖向)荷载相同时,桩基侧向变形随着水平(竖向)荷载增加而增加,且水平(竖向)荷载越大增加幅度越剧烈,但同时存在最小水平循环荷载使得双向循环荷载下各桩侧向位移累积并不明显,且较单向水平循环荷载基本接近。