基坑开挖前预降水条件下地基土水平反力系数沿深度的变化

采用ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的二维流固耦合有限元模型,分析了基坑宽度和预降水深度对地基土水平反力系数随深度的影响。结果表明:预降水引发的地基土水平反力系数沿深度变化范围随着基坑宽度、降水深度的增加而减少;并且存在临界基坑宽度,使得在临界范围内,地基土水平反力系数会随着深度的增加而平稳增加,但超过临界的宽度后,地基土水平反力系数会随着深度的增加而迅速增加;同时存在临界降水深度,使得在临界范围内,地基土水平反力系数随深度的增加而缓慢增加,超过临界降水深度后,降水深度的增大将引起地基土水平反力系数发生较大幅度的增长。     

减震沟参数对地铁隧道爆破减震效果的影响

为了分析减震沟参数对地铁隧道爆破减震效果的影响,基于萨道夫斯基经验公式和能量衰减原理探讨减震沟的减震机理;以珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段隧道为依托工程,利用FLAC3D软件建立隧道数值计算模型,应用正交设计原理设计数值计算方案,分析隧道爆破施工时不同减震沟参数下地表质点振动速度的变化规律。研究结果表明:减震沟参数对地铁隧道减震效果影响程度从大至小依次为减震沟深度、减震沟与爆源之间的水平距离、减震沟宽度,这与减震机理分析结果相符;在减震沟的设置参数范围内,随着减震沟与爆源之间水平距离增大,减震率增加幅度先快后慢,减震沟的深度越大,减震率越大;以减震沟参数即宽度为1.0 m、深度为1.2 m、与爆源之间的水平距离为12.0 m的开挖方案为依托工程的优化设计方案,在此方案下,工程实践应用效果良好。     

砂袋挡土墙宽度对承载特性影响的试验研究

为了探讨砂袋挡土墙宽度是挡土墙设计过程中的关键因素,直接影响挡土墙的整体稳定性,通过砂袋挡土墙在墙宽分别为40、60、80 cm条件下的室内模型试验方法,研究了砂袋挡墙墙后填土沉降规律、墙面水平位移分布和墙背及墙内土压力分布规律。试验结果表明,砂袋挡土墙墙后填土沉降与墙体宽度成正相关;水平位移随墙宽度的增加逐渐减小,所以增加挡土墙宽度可以提高其整体稳定性;土压力随墙高度的增加先增加到最大值而后逐渐减小,成鼓型分布,距离墙背越远,土压力越小,随墙高度变化越不明显;可见砂袋挡土墙宽度对其承载特性具有较大的影响。     

地基特性对土石坝地震反应的影响

将土石坝和地基均简化为一维剪切体系，考虑剪切模量沿坝高的变化特性以及地 基幅射阻尼的影响，应用主附结构体系相互作用的分析方法，提出了计算地基覆盖层对 土石坝地震反应影响的实用计算公式。实例计算结果表明，有覆盖层存在时坝上部三 分之一坝高范围内的地震反应一般均较刚基上有不同程度的放大，同时由于坝材料剪 切模量随深度的不均匀变化影响，坝顶部的动力反应系数进一步增大。     

复杂土层条件下堆载对邻近桥梁桩基受力变形的影响及控制研究

为探讨不同形式堆载作用下多层土体地基桥梁桩基的稳定性状况，基于Midas GTS NX软件建立了不同堆载工况下含桥梁桩基的地基计算模型，分析了堆载的宽度、高度和位置对桩基水平和竖向变形、轴力、剪力和弯矩分布的影响.结果表明：桩基水平位移随深度增加先增大后降低，最大剪力随桩基埋深和堆载宽度的增加而增大，最大水平位移和弯矩均随堆载宽度呈指数型增长，且出现位置向深部转移.桩基最大水平位移和最大弯矩随堆载高度增加分别呈现指数型和线性增长，随堆载距离增加分别呈线性和指数型降低，最大正弯矩出现在土-岩交界处，且左桩基水平位移和弯矩大于右桩基.研究结果可为多层土体地基中堆载参数合理选择和桥梁桩基加固等提供理论支撑.     

黏弹性阻尼器减震结构考虑SSI的参数分析

采用通用有限元软件ANSYS,针对某软土地基上土-基础-黏弹性阻尼器减震框架结构进行了三维有限元分析.计算中土体的本构模型采用等效线性模型,土体的侧向边界采用黏弹性人工边界,研究了改变黏弹性阻尼器的阻尼系数、土体的软硬程度和基础形式等参数时,土-结构相互作用(简称SSI)对黏弹性阻尼器减震效果影响的变化规律.结果表明:随着黏弹性阻尼器阻尼系数的增大,土-结构相互作用对其减震效果的影响程度先增大后减小;黏弹性阻尼器的减震效果总体上随着土体的变硬而变好;设置黏弹性阻尼器的结构采用桩筏基础的减震效果优于采用箱型基础的.     

磁性液体密封结构中漏磁的研究

为了研究磁性液体密封结构几何参数的变化对漏磁场的影响规律,选取不同的密封间隙、极齿宽度、齿槽宽度、齿槽深度及密封级数建立物理模型,用有限元方法计算各模型的漏磁场.结果表明在密封结构的轴向和径向距离上存在某一临界值,在临界值的两侧,漏磁场磁感应强度随密封结构几种几何参数的变化趋势不同:在轴向距离大于临界值时,轴向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而增大,随级数的增加而减小,随齿宽的增大而减小,随槽宽和槽深的增大而增大;在径向距离小于临界值时,径向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而减小,随级数的增加而增大,随齿宽的增大而增大,随槽宽的增大而增大,随槽深的增大而减小;径向距离大于临界值时的情况与小于临界值时的情况刚好相反.     

涵洞-填土-地基共同作用的涵洞减载效应研究

为缓解高填方盖板涵顶部竖向土压力集中的状况,进行了室内填土-涵洞-地基模型试验,通过监测涵洞顶部与底部竖向土压力,验证了FLAC数值模型的精度与可靠性,然后在该数值模型的基础上,对涵底地基压缩减载、涵底地基与涵顶联合压缩减载时各工况进行了数值模拟.结果表明:在涵底地基上设置固定尺寸的地基压缩区,可在不显著增加涵洞竖向沉降的情况下,有效减小涵顶竖向土压力;当仅在涵底地基上设置压缩减载区,压缩区深度为0.5D(D为涵洞高度),宽度为2B(B为涵洞基础宽度)时,对缓解涵洞顶部土压力集中效果最好;当为涵顶与涵底联合压缩减载时,在保证最优的涵底地基压缩减载情况下,涵顶压缩区厚度为0.6 m时对应的涵顶竖向土压力减小最显著;当涵顶上方填土高度为28 m,且在最优的联合减载情况下,涵顶竖向土压力与涵底竖向压力的最大减载率分别为61.13%和45.42%.     

地基中附加应力分布规律分析

通过集中力和均布力作用下地基中附加应力的计算,分析了深度和水平距离对集中力作用下地基中附加应力的影响,计算了矩形面积在均布荷载作用下地基中不同位置处附加应力的分布.结果表明,集中力作用下地基土中的附加应力存在最大值,均布荷载作用下矩形面积内的附加应力随着深度增加而下降,矩形面积外的点的附加应力随深度的增加先增加后减少,存在最大值.     

开挖前降水作用下基坑围挡结构-地层相互作用机制

依托天津地铁3号线某车站基坑实测资料,建立二维流固耦合有限元数值模型,研究不同基坑宽度和开挖前降水深度条件下被动区土压力、地基土水平向基床系数等参数沿深度的分布规律,并将数值分析结果与传统基坑设计中基于m法得到的结果进行对比和分析。结果表明,基坑开挖前降水时,降水深度范围内的地基土水平向基床系数相较于m法确定的值有较大幅度减小,并且基坑宽度和降水深度越大,地基土水平向基床系数就越小。这是由于降水过程中降水井旁渗流力的作用导致被动区土体发生背离围挡结构的水平位移,并进一步引起复杂的围挡结构-土相互作用。利用弹性地基梁法进行开挖前降水引发基坑围挡结构变形预测时,若采用m法来确定地基土水平向基床系数,将会低估开挖前降水引发的围挡结构变形。     

土工袋挡墙二维模型试验研究

为研究土工袋柔性挡墙在顶部竖向荷载作用下的挡墙变位模式及土压力系数分布情况,进行了袋装铝棒土工袋柔性挡墙二维模型试验,分析了不同竖向荷载作用下土压力系数沿墙高的分布规律.结果表明:土工袋挡墙位移从墙内到墙外逐渐减小,挡墙表面累积水平位移呈"上大下小"分布;土工袋挡墙破坏时,滑裂面呈"阶梯状",其高度与挡墙宽度相关;墙后土压力系数与荷载大小成正比,随挡墙深度的增加呈现先增大后不变的趋势,挡墙土压力系数与土工袋刚度有关.     

均质地基地铁车站对临近建筑层间位移角的影响

以软土、中软土和中硬土3种均质地基作为研究基准,采用广义层间位移谱,结合有限元计算模型,考虑场地类型和距车站水平距离两个影响因素,分析地铁车站的存在对临近建筑结构的动力影响.结果表明,在地震动作用下,地铁车站的存在将增加临近地表建筑结构的层间位移角,给结构的安全性和抗震性能带来不利影响;随着距离车站水平距离的增加,地铁车站的影响将逐渐减小.结合本文算例初步认为,在软土场地条件下,地铁车站的影响最为显著;同时给出不同场地条件下,地铁车站所能影响的区域范围以供参考.软土场地中,地铁车站对距离车站2.0倍车站水平宽度范围外的地表建筑的影响仍十分明显,需要妥善考虑;而在硬土场地条件下,当距离车站的水平距离超过1.5倍车站宽度时,车站的影响已可忽略.     

基于土体非线性性质的土-堆石坝动力相互作用(SRDI)体系的动力特性

运用Davidenkov地基模型,选取合理的模型参数实现对土体非线性性质的有限元模拟,并考虑土体边界条件、土体与坝体间接触界面状态非线性、地基土辐射阻尼以及坝体与土体耦合阻尼比等因素,对土-堆石坝动力相互作用(SRDI)体系动力特性进行ANSYS有限元模拟与分析。研究结果表明:软土地基对地震作用的放大效应会导致土体加速度和位移幅值随深度减小而变大,土与坝体的材料阻尼以及土与坝体接触界面间的阻尼效应减小坝体的动力反应,改善土-堆石坝体系的整体抗震性能,可为堆石坝工程的设计与实践提供参考。     

基于圆孔扩张理论顶部加箍碎石桩承载力计算

在碎石桩顶部设置土工合成材料或预制混凝土套筒,可有效改善其承载特性.为研究加箍段对碎石桩承载力的影响,采用Mohr-Coulomb屈服准则,将考虑土体自重效应影响的圆孔扩张理论引入到加箍碎石桩复合地基的承载力计算中,分析了塑性区半径随深度发生变化的规律,得到了复合地基承载力计算公式.在此基础上,进一步研究了扩张重叠作用...     

振荡条件下竖直微槽群内接触线变化特性

借助于高速摄像机,对不同结构毛细微槽内三相接触线的变化特性进行了实验研究。研究表明:高热流密度加热情况下,微槽内薄液膜区域会沿着微槽轴向发生攀爬和收缩的趋势,三相接触线会发生周期性振动;液池内工质处于微幅振荡状态时,微槽内接触线长度大于工质处于静止状态时的长度;随着微槽宽度的增加,三相接触线长度会逐渐增加;随着微槽深度的增加,三角形区域润湿长度也会逐渐增加;微槽越宽或者越深,三角形区域润湿长度增加越明显。     

基于随机场理论的纯黏土地基极限承载力分析

土的物理和力学特性往往随空间位置而变化,因此在研究自相关距离对条形地基极限承载力的影响时,需要引入随机场理论.本文基于随机场理论,利用数值分析软件FLAC2D建立纯黏土地基模型,计算出不同黏聚力的自相关距离所对应的地基极限承载力,分析黏聚力空间变异性对地基极限承载力影响规律,进而探讨自相关距离所对应最不利工况.结果表明...     

土-结构相互作用对消能减震结构动力特性的影响

基于系统化的集总数模型来表示土体的动力特性,建立土-消能减震结构相互作用体系的运动方程,采用复模态理论研究2个关键参数(土体剪切波速、结构高度与基础特征宽度的比值)对不同周期、不同阻尼比的减震结构动力特性的影响。研究表明:考虑土-结构相互作用后,非减震结构体系随着土体剪切波速的下降会加大整个体系的第一模态阻尼比;对于减震结构比,体系随着土体剪切波速的下降会削弱整个体系的阻尼比,且减震结构阻尼比越大,其削弱程度越明显。因此与普通结构相比,减震结构更需要考虑土-结构相互作用效应对其产生的不利影响。     

黄土山区贴坡填方地基的变形特性

为了研究贴坡填方地基的变形特性,依托兰州市某黄土“削峁填沟”工程,开展贴坡填方地基沉降及水平位移监测,借助有限差分数值分析,研究了回填土压实度、坡面坡度、回填高度的影响.结果表明,贴坡填方地基沉降及水平位移均随着时间呈两段式增长,水平位移进入缓慢发展期的时间晚于沉降,原状土地基沉降在总沉降中占比大.竖向平面内沿水平方向,距离坡顶越近沉降越小、水平位移越大;沿深度方向,深度越深,沉降及水平位移均越小,土体深度方向水平运动不协同.压实度、坡度、高度对土体运动矢量长度、方向的影响效果不同,对变形控制的重要性依次为压实度>高度>坡度.实际工程应控制压实度>0.93,尽量减小坡度和一次性填筑高度.     

斜坡地基桩前土抗力的应变楔模型修正

针对斜坡地基桥梁基桩承载特性,引入斜坡地基水平极限承载力模型及平地应变楔模型,提出适用于斜坡地基桩前土抗力计算分析的桩前土楔模型,包括上部土楔及下部修正应变楔2部分。根据不同的土体强度发挥程度,提出桩前土楔的3个发展阶段。讨论下部修正应变楔与平地地基应变楔的区别,并基于静力平衡方程,推导上部土楔提供的土抗力随深度变化的计算公式。研究结果表明:桩前土楔模型地基土抗力计算结果与模型试验及工程实例的数值模拟结果均较吻合,可用于合理预测斜坡地基桩前土抗力;当桩顶水平荷载增大时,应变楔深度增大,应变楔层数也不断增加;内摩擦角发挥值不断增大,近似呈非线性增大,增大速度逐渐变慢。     

大比例模型稳态激振试验研究

设计并制作了一个土桩上部结构动力相互作用1/2比例框架模型,并对模型进行了弹性范围内的顶部稳态激振试验.对比了忽略重力加速度模拟模型、部分考虑重力加速度模拟模型、考虑重力加速度模拟模型3种工况下顶部机械激振的模型动力反应情况,发现结构顶部速度响应与底部速度响应存在较大不同,并且随着所考虑的重力荷载的增加,模型的基频逐渐降低,频率的变化基本符合相似规律.通过与实测值进行对比发现,本文所建有限元计算模型基本符合实际情况.通过计算,发现结构的频率、加速度响应随土层弹性模量的变化基本呈指数函数变化,提出了通过制造基于考虑土结构动力相互作用的人工地基达到减震效果的新思路.