桩周及下卧土层中超静孔压消散的数值模拟

通过分析单桩成桩后,桩周土体固结渗流的边界条件和初始条件,建立了饱和黏土中单桩桩周及下卧横观各向同性土体的空间轴对称固结问题的定解条件,应用数值理论建立相应定解问题的有限元程序,对桩周及下卧土层中压桩挤土造成的孔压消散的时空变化规律进行模拟研究.结果表明:下卧土层的渗透特性对桩周土体的孔压消散没有明显影响,研究结果对精确分析压桩挤土对桩基础承载力及周围环境影响的时空特点具有理论意义和现实意义.     

考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用程序实现

提出了基于有限层理论的考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上，介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程，给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序PRI检验和算例分析，验证了程序的正确性。程序CPRI可以模拟不同时刻单桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况。     

考虑非达西流固结土体中桩基承载时间效应研究

为揭示堆载作用下软土固结沉降过程中桩土相互作用机理,首先,基于非达西流动定律推导土体非达西一维固结非线性方程,考虑土体固结过程中孔隙比和渗透系数等参数变化导致土体的非线性特性,通过有限差分法获得超孔隙水压力的数值解答,建立桩侧土体固结沉降计算模型;其次,基于桩土荷载传递模型,考虑土体有效应力增加对桩土界面强度的影响,提出固结土体中桩基长期承载时间效应计算理论;第三,采用Python语言编制迭代求解计算程序,获得桩身下拉荷载、桩侧负摩阻力以及中性面随时间变化的分布规律;最后,对比本文计算结果与现有试验,并进一步研究排水条件对摩擦桩与端承桩下拉荷载分布及中性面位置变化的影响。研究结果表明:与非达西流动相比,按照达西流动定律计算结果高估了土体的有效应力和桩土界面强度;排水条件对桩基础中性面位置有很大影响,双面排水时摩擦桩中性面位置随结时间向上移动,端承桩则稳定在桩尖附近,单面排水时中性面位置随固结均向下移动;本文计算结果与离心机模型试验结果总体变化规律相似,误差可以接受,提出的桩身下拉荷载及中性面位置计算方法可以高效、准确地预测桩周土体在堆载作用下非达西流动固结过程中桩基长期承载响应。     

预制自排水桩的抗挤土机理分析

基于抗挤土效应,提出了预制自排水桩的设计思想,采用土体固结理论,研究了预制沉桩过程中桩周土体超孔隙水压力的消散速度,分析了预制自排水桩的沉桩排水效果,并通过工程实例和现场测试进行比较分析和验证。结果表明,预制自排水桩具有较好的排水效果,可以起到消散桩周土超孔隙水压力的效果,从而抑制沉桩挤土效应。     

软黏土中静压沉桩引起的侧向挤土位移分析

<正>将软黏土中桩体贯入过程看作不排水条件下圆柱孔的扩张.弹性和塑性区分别采用小应变和大应变理论,考虑传统超固结比与各项同性超固结比的不同,推导了修正剑桥模型土中单桩挤土位移的解析解;并与文献离心模型试验结果进行了比较,验证了理论解答的可靠性.在此基础上,采用叠加原理对排桩的侧向挤土位移进行了估算,并分析了沉桩数目、桩间距、预钻孔孔径以及土体超固结比对侧向挤土位移的影响规律.研究结果表明,随着沉桩数目的增加,挤土影响范围增大;当桩间距、预钻孔孔径增大时,挤土位移快速减小;土体超固结比增加时,侧向挤土位移略有增加,但总体影响不明显.     

锤击打入桩与土的共同作用分析

用有限元法对单桩的锤击贯入过程进行了数值模拟，得到沉桩引起的土体动应力反应峰值，并以此作为土的前期固结应力，进行使用期桩土共同作用分析，得到桩基的承载特性.初步实现了在桩土共同作用分析中对沉桩影响的真正考虑.计算结果与实测结果的较好吻合验证了本文锤击沉桩数值模拟及考虑沉桩影响的桩土共同作用分析方法的可行性.     

软黏土中静压沉桩引起的侧向挤土位移分析

将软黏土中桩体贯入过程看作不排水条件下圆柱孔的扩张.弹性和塑性区分别采用小应变和大应变理论,考虑传统超固结比与各项同性超固结比的不同,推导了修正剑桥模型土中单桩挤土位移的解析解;并与文献离心模型试验结果进行了比较,验证了理论解答的可靠性.在此基础上,采用叠加原理对排桩的侧向挤土位移进行了估算,并分析了沉桩数目、桩间距、预钻孔孔径以及土体超固结比对侧向挤土位移的影响规律.研究结果表明,随着沉桩数目的增加,挤土影响范围增大;当桩间距、预钻孔孔径增大时,挤土位移快速减小;土体超固结比增加时,侧向挤土位移略有增加,但总体影响不明显.     

考虑固结的摩擦型单桩ABAQUS数值模拟

采用ABAQUS软件模拟桩土相互作用中的接触问题.利用ABAQUS软件中的主-从接触算法,在桩侧于土体之间建立了接触对;对桩身采用弹性模型,土体采用摩尔-库仑模型进行模拟,并考虑初始地应力的影响.通过对某大桥试桩的计算,得到了桩侧摩阻力的分布曲线,并对比了不考虑土体固结和考虑固结时桩体的沉降情况.     

考虑土体固结的被动排桩土拱效应研究

被动桩在邻近堆载作用下会出现土拱效应,而三维情况下考虑土体固结的被动桩土拱效应鲜有研究.将衡量桩承式路堤土拱效应的桩土应力比等参数推广到被动桩土拱效应的研究中,考虑软土地基弹塑性-固结耦合及桩土相互作用,运用ABAQUS有限元软件建立被动排桩三维模型,分析了桩身不同深度处、桩侧不同堆载大小下被动桩土拱效应变化规律,并分析土体固结对被动土拱效应的影响.结果表明:桩身不同深度处土拱效应不同,且与桩身受到的侧向压力有关;邻近堆载的增大会减弱被动桩土拱效应;随着固结时间增长,土拱效应减弱,但减弱程度有限.     

静力压桩的拉格朗日法模拟与桩周土体固结分析

静力压桩过程是一种稳态贯入过程，常规的有限元方法较难模拟。基于更新的拉格朗日列式法分析压桩时产生的大变形，引入桩-土界面间的接触作用，桩周土体采用Mohr-Coulomb模型，运用有限元方法进行数值分析，与传统有限元方法相比，更好地实现了静力压桩过程的数值模拟。在此基础上，进一步分析了压桩结束后桩周土体超静孔压消散的固结过程。     

筒体-桩筏-地基土共同作用非线性数值分析

考虑上部结构、基础与地基土三者共同作用,以及土的弹塑性性质,采用中厚板理论分析筏板,建立了全三维有限元模型,对筒体结构下桩筏基础受力作了非线性数值分析。通过对弹性模型和弹塑性模型计算结果的比较,明确了非线性分析的意义。研究了地基土应力、应变随荷载的变化情况及桩顶反力分布的发展过程,并指出筏板厚度的增加并不总是使桩顶反力趋于不均匀。同时,讨论了土塑性及基础沉降曲面形状对桩筏基础工作性状的影响。     

非饱和土弹塑性模型在土坝蓄水变形中的应用

对非饱和土弹塑性模型（BBM）进行了总结,推导出弹塑性矩阵,采用Galerkin加权余量法以及向后欧拉法对控制方程进行空间域和时间域上的离散,编制了用于分析非饱和土水一应力耦合问题的非线性有限元程序．采用该本构模型,对一均质堤坝在蓄水之后的流固耦合问题进行了有限元分析,结果表明堤坝内的渗流和变形的分布符合规律．     

真空预压加固软基时土体的损伤

从损伤力学的观点出发，引入损伤比因子考虑土体的损伤，根据室内试验确定了土体的损伤比及计算参数，比较了弹塑性模型，粘弹塑性模型以及考虑土体损伤的粘弹塑性模型的计算成果，结果表明，考虑了土体损伤的粘弹塑性模型计算的地基沉降与实测资料较吻合。     

120m直径无缝贮煤筒仓的非线性有限元分析

对120 m直径无缝钢筋混凝土圆形贮煤筒仓进行线性与非线性有限元对比分析。在有限元建模时,考虑了筒仓及地基基础的上下部协同作用。钢筋混凝土筒仓分别采用了线弹性模型和非线性弹塑性损伤模型。得出了环梁、仓壁、桩基础、承台、土体等部位的应力、位移结果。分析发现,线弹性模型各向应力峰值比弹塑性损伤模型大而变形则相反,弹塑性损伤模型更为合理,筒仓薄弱部位位于环梁与下部承台处。     

非饱和上海软土的土-水和变形特性

使用压力板法和滤纸法测量非饱和上海软土的吸力,得到第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的土-水特征曲线,以及土体脱水干燥过程中吸力和孔隙比之间的关系.土-水特性试验结果表明:第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的进气值分别为150～180,220～250,650～800,260～310,550～600 kPa.干燥收缩试验结果表明:上海黏土的收缩过程可分为3个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和缩限阶段.当基质吸力较小时,收缩变形较小,土体处于弹性阶段;当基质吸力增大到一定值时,收缩变形明显,土体处于弹塑性阶段;当土体变形基本不随基质吸力变化时,土体处于缩限阶段。     

建筑桩基中桩、桩筏基与土体之间相互作用的数值模拟

桩基础是岩土工程中历史悠久的基础形式，随着我国城市建设中多高层建筑，重型厂房与特殊构筑物的日益增多，桩基技术的应用与研究亦日趋广泛而重要。本文采用三维有限元（模拟土、桩与桩筏基），交界面单元（模拟桩－土交界面），无界元（模拟上体的半无限边界），非线性弹－塑性土体模型以及非线性增量迭代法，对建筑桩基中桩、桩筏基与土体之间的相互作用进行了模拟分析，得出了如下结论：１．已打入桩基的沉降比未打入校基的小。中心桩有最大的沉降，外桩（边桩）次之，角桩最小。２．桩筏基具有减少基础沉降与增加承载力的作用，特别是土体塑性屈服后，更是如此。３．桩－土交界面降低了桩基的刚度，特别当因交界面屈服而产生滑移后，桩基沉降迅速增加，承载力大大降低，同时亦改善了基础上结构的动力响应（隔震）。４．随着桩基或桩筏基与土体杨氏模量比的增加，桩基沉降增加，亦即，仅增加桩或桩筏基的刚度，并非能减少桩基沉降。５．随着桩筏基厚度的增加，中心桩的荷载降低，角桩的荷载增加。６．在位移荷载下，角桩承担更大百分比的荷载（比平均值），而中心桩则承担较小百分比的荷载。     

筏形基础一地基共同作用非线性数值分析

结合大型有限元软件ANSYS，建立了筏形基础一地基相互作用体系的全三维有限元模型．考虑土体的弹塑性性质，模拟基础和地基交界面上的状态非线性，采用中厚板理论分析筏板，对筏形基础的受力进行了非线性数值分析．结果表明，考虑地基非线性特性时，地基反力及基础沉降的计算结果更接近实际．     

静压刚性小桩复合地基的施工效应研究

静压刚性桩复合地基具有挤土效应,在桩周一定范围内土体受到侧向挤压,土体孔隙比降低、抗剪强度增强,本文考虑弹塑性土体的侧挤作用,采用小孔扩张理论分析静压预制砼小桩的施工效应问题。     

瀑布沟土石坝心墙应力变形分析

根据瀑布沟土石坝的三维弹塑性有限元的计算结果，着重分析了宽级配土质心墙的变形和应力特点。为改善它们的变形和应力状态，文中提出了一些建议。另外，文中还简介了分部屈服弹塑性模型和一个新的湿化计算模式。     

粗粒土初始各向异性弹塑性模型

基于黏土的初始各向异性研究成果,提出一个适用于粗粒土的弹塑性模型.该模型屈服面为旋转的椭圆,采用考虑塑性体应变和塑性剪应变耦合的两个硬化参数,即表示屈服面大小的硬化参数κ0和旋转硬化参数α.模型能较好地反映初始及后续各向异性状态下粗粒土的剪胀性.利用双江口堆石坝覆盖层砂卵砾石料,进行了岛固结排水剪和K0固结不排水剪大三轴试验,并用试验结果对模型进行了初步验证.研究结果表明:模型能够合理地预测粗粒土的变形和强度特性.