高陡黄土边坡多级有限填土加筋土-框锚组合体系抗滑分析

针对黄土滑塌高边坡治理加固中的空间受限、高填方填筑及水平位移变形等问题,提出了多级有限填土加筋土-框锚组合体系;目前对其抗滑稳定分析鲜有研究。依托陕西铜川某高陡边坡为背景,通过利用有限元数值计算和现场监测、测试,分析了该组合体系抗滑作用效果。结果表明:随着支护结构的逐步施加对边坡位移控制明显,锚索轴力变化具有一定的规律性。锚索自由段轴力最大,锚固段轴力变化曲线呈下凹型,向尾部方向逐渐变小,端部接近零;锚索应力对坡体内部变形敏感程度较高,锚索对坡体位移控制起到关键作用。有限加筋土-框锚组合体系协同作用下,框架锚索提供抗滑力约占总抗滑力的62. 73%,有限加筋土挡墙提供抗滑力约占总抗滑力的37. 27%,框架锚索与有限加筋土分担下滑力比值为1. 68∶1。有限填土加筋土与框架锚索组合柔性支挡结构可以有效治理黄土滑塌高边坡病害,实现了预期的抗滑设计效果。研究结果为中国范围内同类高陡边坡治理提供有益的参考,为拓展边坡与地质灾害治理方式和理论提供基础依据。     

锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固边坡可视化模型试验

基于透明土技术开展锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固边坡的可视化模型试验，并结合粒子图像测速技术，展现坡顶条形荷载作用下边坡的位移场演化及滑移破坏过程。研究结果表明：锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固边坡较无加固边坡，其极限承载力大幅提升，其滑面较无加固边坡的滑面加深很多。锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固推移式滑坡时，其受力机制为最上面的锚索首先发挥作用，在其拔出失效后，后面的锚索依次发挥作用直至拔出失效，同时边坡的稳定性逐步降低。目前基于极限平衡理论将所有锚索的极限抗拔力作为抗滑力分量计算得到的锚拉桩-锚索框架梁组合结构的稳定性偏于危险。建议验算锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固推移式滑坡整体稳定性时，同时验算最上面锚索的稳定安全系数，使其满足工程所需的安全系数，由此保证整个加固边坡的稳定性。     

有限填土路堤挡土墙主动土压力研究

采用FLAC~(3D)软件建立有限差分数值模型,对有限填土路堤挡土墙的主动土压力进行研究,分析了挡土墙后有限填土由静止状态逐渐到主动极限平衡状态的过程,分别对有限填土条件下滑动面的发展规律及到达主动极限平衡状态所需要的位移、土压力的大小和分布进行了研究.结果表明:土体达到极限平衡状态所需要的位移随着路堤坡角的增大而增大;临界倾角小于依据库仑土压力理论得到的滑动面倾角;当墙后路堤边坡坡角增大至30°时,滑动面下部沿基岩面发展,上部在土体中发展;当基岩面倾角大于临界倾角时,采用库仑土压力理论将高估挡土墙的土压力.     

矿渣-钢渣-石膏体系早期水化反应中的协同作用

研究了矿渣-钢渣-石膏体系在水化早期的反应过程,侧重于分析单独变量条件下早期水化产物的种类、产生时间、相对产生量和微观形貌.结果表明:石膏和钢渣都可以激发矿渣水化,在矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的早期水化过程中,矿渣、钢渣及石膏能够产生以生成钙矾石为驱动力的协同作用,主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶.钢渣及钢渣与石膏混合物的极早期水化速度很快,对调节矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的凝结时间具有重要意义.     

多跨斜拉-自锚式悬索组合体系桥全桥静力模型试验

为了验证多跨斜拉自锚式悬索协作体系桥梁结构的力学特性,以汉中西二环龙岗大桥为原型,依据静力相似理论,设计制作了1/20的全桥缩尺模型,重点研究了桥塔、主梁、拉索、吊杆的材料及截面设计原则,分析了它们在制造过程中的工艺难点及解决方法,制定了该类桥梁静力试验工况。结果表明：对弯压性质的模型试验,应采用截面的抗弯刚度和抗压刚度相似作为设计原则,受缩尺效应的影响,在试验前应全面考虑各材料选取、传感器的尺寸及位置等;成果可供以后类似工程模型试验提供借鉴;试验实测值与实桥换算的理论值吻合较好,模型桥反映的实桥受力特性良好。     

自锚式悬索与斜拉组合体系桥梁使用阶段模型试验

为充分了解自锚式悬索与斜拉组合体系桥梁使用阶段的受力性能,以实桥为工程依托,基于相似理论,建立了缩尺比例为1∶20的全桥试验模型,并进行了使用阶段模型试验.分析了自锚式悬索与斜拉组合体系桥梁使用阶段主梁的变形规律、主缆的线形变化特征以及主塔的受力特性.研究结果表明:使用阶段实测模型主塔最大应力增量为2.08 MPa;斜拉区受力变化对悬索区结构影响明显;全桥对称加载主跨跨中挠度比主跨对称加载减小了14.3%.     

自锚式斜拉-悬吊协作体系动力特性及模型试验研究

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥作为一种新的大跨径桥型,综合了悬索桥和斜拉桥的特点,对其动力特性的研究十分重要.利用大型通用程序ANSYS建立空间有限元模型,用子空间迭代法对这种新型结构的动力特性进行了计算分析.同时通过动力模型试验对其动力特性进行研究,模型试验结果与理论分析相吻合,说明用现有的有限位移理论分析自锚式斜拉-悬吊协作体系的动力特性,并进行抗风、抗震设计是可靠的.     

储层-裂缝组合单元在水力压裂井产能模拟中的应用

采用储层-裂缝组合单元模拟压裂改造后的储层、裂缝力学型态,推导相关有限元公式并进行压裂井产能模拟分析.这种方法的实质是将裂缝的质量、刚度矩阵变换叠加到储层整体相应方程矩阵中,以更精确反映裂缝开发动态参数的影响.计算结果表明:采用储层-裂缝组合单元有效解决了储层-裂缝网格尺度匹配的问题;反力算法避免了在高导流裂缝局部求解压力梯度产生的计算误差,提高了运算速度和求解压裂井产能的精度,为水力压裂井生产动态模拟和设计方案优化提供了新的处理方法.     

杂填土地层深基坑微型桩-锚-撑组合支护体系受力特性原位试验

为深入研究杂填土地层深基坑桩-锚-撑组合支护体系受力特性,依托青岛市某深基坑工程开展微型桩-锚-撑原位试验,分析不同开挖工况下双排微型钢管桩桩身弯矩与预应力锚索轴力的演化规律,揭示该支护体系下前、后排桩的受力性状、预应力锚索应力分布特征,探讨邻近建筑物、基坑暴露时间及钢支撑拆除对该支护体系内力的影响。研究结果表明：1)在基坑开挖过程中,前排桩在受力中起主导作用;当开挖至基底时,桩身最大正、负弯矩极值呈现增大趋势,且极值点不断下移,开挖面以上桩身弯矩均呈正“S”型分布。2)开挖深度增加引起开挖面上、下1.0 m范围内桩身弯矩显著增大,前排桩桩身的反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m、开挖面位置。3)在开挖过程中,锚索轴力沿埋深方向呈现减小趋势,锚固段前端1.5 m之后的轴力基本不变或呈微小波动。4)锚索锚固段应力高度集中在锚固段前端4.0 m以内的区域,约为锚固段长度的44%,锚固段末端基本未产生轴力,可对该段长度进行优化处理。5)邻近建筑物对微型钢管桩桩身受力影响较小;随着基坑暴露时间增加,桩身弯矩呈微小增长趋势;钢支撑拆除后,前排桩的弯矩变化集中在0.38H～0.96H(H为基坑开挖深...     

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。     

锥柱式桩基础明挖基坑回填土回冻过程模型试验研究

结合工程实际,通过室内模型试验方法,研究锥柱式桩基础明挖基坑回填土在模拟实际环境温度条件下的回冻过程.结果表明,在模拟平均温度为-2.71℃的环境温度条件下,正温极值时刻表层土体融化深度约6.1 cm,回填土冻结深度随着冻融次数的增加而增厚,经历13次冻融循环,冻结层厚度达20.0 cm;桩基沿着水平向和纵向对回填土回冻过程产生影响,但其影响范围有限;土体和桩基与空气界面温度存在差异,桩基和空气界面处温度接近低温试验箱内空气温度,土体和空气界面处与空气温度差别较大,正温极值状态,空气温度高于土表温度5.0℃,负温极值状态,空气温度低于土表温度6.7℃.试验结果有助于进一步认识此类桩基回填土实际回冻过程,为确定模型试验控温条件及数值模拟边界条件提供参考.     

复合纤维抗弯加固混凝土外伸梁试验研究

通过对T形截面外伸梁复合纤维抗弯加固的静力试验 ,分析了持荷加固和损坏加固对复合纤维抗弯加固钢筋混凝土梁强度、刚度及挠度的影响 ,探讨了外伸端支座区域复合纤维与混凝土之间粘结应力的分布规律 ,研究了不同加固方式对抗弯加固效果的作用 .试验结果表明 :复合纤维加固钢筋混凝土梁能有效提高梁的极限承载力 ;加固量较多时能提高梁的第二刚度 ;当发生剥离破坏时 ,持荷加固对梁的极限承载力影响不大 ;损坏后加固和不损坏加固极限承载力相近 ;不同加固方式对极限承载力和刚度有很大影响 ;负弯矩区复合纤维延伸长度很短     

长短桩复合地基荷载分担比的试验研究

为了研究长短桩复合地基竖向荷载分担比的变化规律,在室内模型试验的基础上,对不同桩间距、垫层厚度、长桩长度、短桩长度、长桩模量和短桩模量等情况下长短桩复合地基荷载分担比的变化性状进行了分析。结果表明,随桩间距的减小,长桩和短桩的荷载分担比均增大,桩间土的荷载分担比减小,通过减小桩间距来提高长桩荷载分担比是不经济的;随垫层厚度的增加,长桩的荷载分担比减小,桩间土的荷载分担比增大,短桩的荷载分担比变化较小,垫层的设置能明显改善桩、土荷载分担的分配;随长桩长度的增加,长桩的荷载分担比增大,桩间土的荷载分担比减小,短桩的荷载分担比变化较小,增加长桩长度能一定程度提高长桩荷载分担比;短桩长度对荷载分担比的影响较小;随长桩模量的增大,长桩的荷载分担比增大,桩间土的荷载分担比减小,短桩的荷载分担比变化较小,增加长桩模量能显著提高长桩荷载分担比;随短桩模量的增大,长桩的荷载分担比减小,短桩和桩间土荷载分担比均增大,增加短桩模量对荷载分担比分配有一定影响。     

外墙围袋装砂土地基室内模型试验研究

为了进一步研究袋装砂土地基承载特性,通过开展外墙围袋装砂土地基室内模型试验,对砂袋数量、摆放形式以及墙式加固体进行试验研究。试验通过对不同摆放形式的砂袋地基进行对比分析,总结各组试验的荷载与沉降变化规律,并与原摩擦性袋装砂土地基试验的最优组进行比较,验证了混凝土墙式加固体的加固效果。试验结果表明,在加固体约束的条件下,其荷载与沉降曲线、地基的不均匀沉降曲线及破坏后沉降分布曲线均满足实际要求,是一种较为可靠的地基加固技术。     

基于透明土技术的加筋地基模型试验

采用透明土技术,开展了5组不同筋材长度和加筋深度(层数)的加筋地基平面应变模型试验,以及1组无筋地基对比试验,以研究在条形基础荷载下加筋地基内部位移场演化及滑移破坏过程,并探讨其荷载—沉降特性.结果表明,加筋地基中的土体在基础沉降过程中,首先在加筋区的两侧底部非加筋区位置累积水平位移,并自下而上向加筋层扩展,致使筋材自下而上依次断裂,最终形成宏观剪切破坏面;加筋地基在基础沉降过程中形成两个应力扩散区,分别沿筋材弯折段和基础边缘向下扩展,前者扩散角是后者的2.5倍左右;加筋地基和无筋地基均表现为普朗特尔滑动破坏模式,加筋地基滑动面深度和宽度基本随加筋深度和加筋长度的增大而增大;当筋材强度不足时,加长筋材长度对加筋地基承载力的提高不起作用,而增大加筋层数对承载力影响显著.     

带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁力学性能试验研究

对一根带加劲肋的钢-混凝土组合蜂窝梁进行了模型试验,考察了该结构在不同荷载作用下的受力和变形特点.试验表明,由于剪力次弯矩的影响,组合蜂窝梁孔口截面将先于翼缘板进入屈服,其对变形的影响也不可忽略.基于空腹桁架计算理论,考虑加劲肋的影响,推导了组合蜂窝梁应力的计算公式,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,理论计算方法可以较为准确地反映圆孔边缘应力的分布规律,弯剪作用下最大应力出现在圆孔截面150～165°处.同样采用空腹桁架方法推导了组合蜂窝梁挠度的计算公式,与试验结果、有限元结果和规范建议方法进行了对比,各结果吻合良好,本文计算公式可为组合蜂窝梁正常使用阶段的挠度验算提供参考。     

垫层厚度对长短桩复合地基性状影响的试验研究

为了研究垫层厚度对长短桩复合地基工作性状的影响,在室内模型试验的基础上,对无垫层2、cm垫层和5 cm垫层三种情况下长短桩复合地基的荷载与沉降的关系、桩土应力比、荷载分担比等问题进行了分析,结果表明,长短桩复合地基的沉降量随着垫层厚度的增加而增加;长桩桩土应力比随垫层厚度的增加而减小,短桩桩土应力比的变化不如长桩明显;无垫层时,长桩荷载分担比较大,桩间土和短桩荷载分担比很小,铺设垫层后,随垫层厚度的增加,长、短桩荷载分担比都逐渐减小,桩间土荷载分担比逐渐增大。