砂土中吸力式三筒基础水平承载特性试验研究

通过一系列小比尺模型试验对吸力式三筒基础水平荷载作用下的承载特性进行了研究,分析了长径比、荷载作用方向和筒间距对吸力式三筒基础承载力影响,试验包括3个长径比、3个荷载作用方向以及3个不同筒间距.试验结果表明:不同工况条件下得到的吸力式三筒基础荷载-位移曲线特性有所不同.相同筒重、不同筒间距下,增大筒的长径比有利于提高水平承载力,但在基础失稳前,沉箱基础模型水平位移随长径比的增加而增大.荷载作用方向对吸力式三筒基础联合工作区域影响显著,荷载最有利方向为0°,此时对应的联合工作效应区域最大;最不利方向为60°,此时筒-土间的联合工作效应最弱.相同尺寸和荷载方向条件下,随着筒间距的增加,承载力有不同程度的上升,长径比越大,承载力增加幅度越明显.     

海上风电复合筒型基础粉质黏土下沉试验分析

复合筒型基础的沉放是一项关键施工过程.沉放时土体在施工负压下受到扰动,土体中土压力和孔隙水压力发生变化,对沉贯阻力造成影响.针对复合筒型基础的沉放过程,在粉质黏土中开展了大比尺模型试验.试验中监测了基础舱内压力、周围土体的土压力及孔隙水压力的变化.通过理论计算,对试验模型沉贯所需负压进行预测,并将试验施加负压与预测负压进行对比.试验结果表明:基础周围土体土压力和孔隙水压力在负压作用下均减小,且筒壁内侧土体土压力减小程度大于外侧土体;沉放过程中基础发生倾斜时,通过向高舱处抽负压可以有效调整基础的倾斜度;预测负压大于试验施加负压,当使用Houlsby提出的计算方法计算筒型基础在粉质黏土中的沉贯阻力时,摩擦系数建议取0.3.     

复合筒型基础临界负压试验分析

吸力沉贯是复合筒型基础安装的关键环节之一,施加的吸力值决定安装的成败.施加吸力值过小,无法下沉,吸力值过大容易发生渗透破坏,造成安装失败.本文通过室内模型试验研究了复合筒型基础在不同深度处的临界负压,并与现有的理论公式进行了对比分析.结果表明,适用于单筒基础的临界负压公式计算得到的吸力值小于试验中测得的临界负压,SR公...     

淤泥土中筒型基础负压电渗加固试验研究

筒型基础在淤泥土地基中要实现较高的承载能力,需对筒内淤泥土进行加固处理.通过负压法及负压电渗加固法对300mm和600mm筒径的筒型基础模型进行加固试验,结果显示在对地基仅采用抽负压处理时,筒径尺寸的变化对于土体最终处理效果基本没有影响,而相比于单一的负压加固法,负压电渗加固法对筒型基础的加固效果更为有效,尤其筒径越大电渗的作用效果越明显.分析发现负压电渗加固法存在一个有效时间点,通电时间控制在有效时间点附近可以在有限的时间内取得良好的地基处理效果,避免过多的能量损耗.     

筒型基础静压沉贯过程颗粒流模拟数值分析

筒型基础的安装过程是施工中的关键环节,是决定安装成败的关键所在.针对沉贯过程中土体变形较大的特点采用颗粒流软件建立筒型基础动态沉贯安装模型,分析了安装过程中土体位移场、孔隙率、土体应力状态等因素的变化特征,以土体位移及颗粒间接触力链变化为依据,分析了形成土拱效应的细观机理.结果表明:筒体沉贯过程中形成的土塞效应有助于土拱的形成,同时土拱效应的产生导致土体应力状态发生变化,最终宏观表现为沉贯阻力异常增大.     

OPS型固化剂改良砂土工程特性试验研究

为了研究有机高分子固化剂(OPS型固化剂)改良砂土效果,开展了渗透、抗压、快剪和抗拉试验,分析了OPS含量和砂土干密度对改良效果的影响,并结合微观扫描电镜对OPS改良砂土机理进行了深入研究.试验结果表明,随OPS含量和砂土干密度的增大,改良砂土的渗透系数逐渐减小,相对渗透阻力系数逐渐增大,抗压强度、残余强度和黏聚力均增强.内摩擦角随OPS含量增加呈先增加再减小的变化趋势,当OPS掺量为2%～3%时达到峰值.抗拉强度与OPS含量呈线性关系,随干密度增加,抗拉强度先增加再减小,当干密度为1.5 g/cm~3时,抗拉强度达到最大值70.38 kPa.OPS溶液在砂土中形成的高分子膜紧密地缠绕、包裹砂粒,填充砂土空隙,形成稳定的网络状结构,进而增强土颗粒间的相互作用,改善砂土的工程特性.     

粉质黏土中厚壁筒型基础静压沉放阻力研究

筒型基础是海上风电工程中出现的一种新型基础形式,因其优越的承载性能与高效的施工方式,在我国海上风电领域备受关注．薄壁单筒多舱筒型基础目前已在江苏海域成功应用,并取得良好的经济效益．为适应风机大型化与风场建设的深远海发展趋势,设计了厚壁单筒多舱筒型基础．厚壁筒型基础采用混凝土筒裙替代钢质筒裙,不仅可以进一步降低建造成本,而且可以防止钢制筒裙在建造和负压沉放过程中出现的屈曲问题．但筒裙壁厚的增加导致筒型基础的沉放阻力增长,因此贯入阻力的准确计算是厚壁筒型基础成功应用的关键．为此,开展了薄壁与厚壁结构在粉质黏土中的静压沉放试验,测量了下沉过程中的沉放阻力与侧壁及端部土压力,对比了薄壁和厚壁沉放特性的异同,校核并优化了薄壁沉放阻力计算公式的相关系数,提出了厚壁沉放阻力的计算方法．结合显式的任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法,验证了有限元计算结果的准确性,开展了厚壁基础动态、连续沉放过程的数值分析．研究结果表明：壁厚的增加挤密了端部土体,使端部土压力增大,扰动了侧壁土体,使侧壁土压力减小;提出采用静力触探数据计算厚壁基础沉放阻力的方法,推荐厚壁端阻力系数和侧阻力系数分别取0.7和0.03;薄壁端阻...     

黏土中桶形基础负压下沉阻力及土塞发展试验

桶形基础负压下沉时下沉阻力和土塞发展是桶形基础施工中的两个关键性问题.针对此问题,进行了不同土体中桶形基础下沉特性的模型试验,测量试验过程中土塞隆起高度、桶体下沉位移及施加负压值的大小.试验结果表明,当施加的负压大于所需负压时桶体才会下沉,并且土塞是阻碍桶体下沉的最主要原因.在负压下沉过程中,土塞隆起参数分别为74%,和105%,,并且当反向地基承载力破坏发生时,更多土体将会进入桶内.在实际工程中,桶内土塞的发展应作为负压下沉时施工控制的关键技术指标,并且需要对其进行实时监控,避免施工上的困难和对桶体稳定性的影响.     

高层建筑筒中筒结构受力性能的研究

基于平面抗侧力体系假设和楼板在自身平面内刚度无、限大、平面外刚度零的假设，依据高层建筑筒体结构计算原理，将规则筒中筒结构展开成等效平面框进行计算。利用杆系结构矩阵位移法对筒中筒结构进行静力分析，从中得出一些重结论，对工程实际中合理设计筒中筒结构具有一定的参考价值。     

砂土中单桩承载特性室内试验分析

针对不同砂性地质条件和工况,通过室内模型试验,研究了砂土中桩基的承载力性状.研究表明:砂土在自重条件下发生自密实,并将影响到室内模型基桩的承载性能,承载力随砂土密度的增大有增长的趋势;试验孔道位置和贯入深度的改变诱发极限承载力值发生改变,模型桩承载曲线表现出明显的边界效应和深度效应;贯桩速度的增大也引起模型桩极限承载值的相应增加.模型试验结果可以定性分析砂土中桩基的承载特性,为桩基设计提供指导.     

砂土中裙式吸力基础复合承载特性数值模拟

海上风电基础在服役过程中,长期受到上部结构传递的竖向荷载以及风、波浪等产生的水平荷载及倾覆力矩作用.这些荷载同时作用于基础,导致基础的复合承载特性复杂.针对海上风电裙式吸力基础开展数值模拟,研究裙式吸力基础在复合加载条件下的承载能力:在复合加载条件下,裙式吸力基础的承载能力更大;随着裙结构宽度和高度的增大,裙式吸力基础...     

砂土中水平锚板抗拔特性试验研究

运用改装的试验装置和数据采集系统,对锚板在砂土中的抗拔特性进行系统的试验研究。分析不同砂土密实度条件下锚板抗拔力和位移的关系曲线特征,研究不同埋深比下抗拔力、破坏系数和破坏位移的变化规律,并根据破坏力与破坏位移随埋深比的变化趋势得到不同密实状态下的临界埋深比。研究结果表明:砂土密实度对锚板的抗拔性能有非常大的影响,增加砂土的密实度可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,并显著减小锚板的位移变形;增加锚板的埋置深度同样可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,但抗拔承载力的增加幅度受临界埋深比的限制,临界埋深比随密度增加有增大的趋势。以上试验结果可为建立锚板上拔预测模型提供参考依据。     

砂土变形扩散传播特性试验研究

针对土体变形在上覆土体中的扩散传播问题,设计了土体变形扩散传播模型试验。通过设定底部位移边界,结合数字图像相关技术(PIV)研究中砂中土体变形扩散传播特性,探讨边界位移模式对土体变形扩散传播的影响规律。结果表明:边界位移在砂土中呈现扩散传播规律,不仅在土体中引起竖向位移,还引起水平位移;土体竖向位移呈现与底部边界位移相类似的分布特征,而土体水平位移沿模型中心呈对称分布;土体变形扩散传播导致土体体积和密度变化,研究成果为合理建立土体变形扩散传播模型奠定了试验依据。     

砂土中吸力筒沉贯阻力模型试验研究

利用三个不同尺寸的吸力筒单桩模型在砂土中进行安装阻力试验,模型基础在自重作用下下沉到一定深度以后,使用真空调节罐与真空泵逐级施加荷载,使其继续下沉。将试验得到的负压—沉贯深度曲线与现有理论方法进行比较,进而验证对比砂土中沉放阻力计算方法的准确性。对比分析发现,Houlsby&Byrne不考虑安装造成的应力增强的沉贯阻力计算方法最为接近试验结果。     

海上风机筒型基础-场地动力响应的试验及模拟研究

筒型基础作为海上风机的一种新型基础结构,具有安装方便、重复使用、成本低等显著优点.在地震荷载作用下,地基土可能发生液化,液化后砂土的强度和刚度会降低,导致地基承载能力下降,筒型基础可能发生过大竖向沉降,严重威胁风机的运行.针对筒形基础影响范围内土体的地震响应规律,本研究开展了一系列离心机试验,记录了筒体周围砂土地基加速...     

砂土地基箱形基础基底反力试验研究

通过对砂土地基上箱形基础模型试验的研究分析,整理出砂土地基上不同长宽比的箱形基础基底反力分布曲线,并计算出基底平面的反力系数表,为今后修订和补充规程JGJ6—99积累了砂土地基上的有关资料,并为工程设计人员提供了设计参考依据,促进了箱形基础设计理论的进一步完善.     

充气锚杆在砂土中变形与承载特性试验研究

为研究充气锚杆的变形特性及其对承载力的影响,通过建立室内模型,基于模型压力与体积的关系,测定橡胶膜在加压作用下变形的形状与大小;在此基础上,根据抗拔试验,获得典型荷载-位移曲线,探讨充气锚杆的锚固机理与承载特性.研究结果表明:充气锚杆橡胶膜膨胀体呈圆柱状,可以应用圆孔扩张理论计算充气压力与膨胀体积的关系,预测极限充气压力:充气锚杆在压力作用下形成较大的膨胀体,可获得较大的端阻力;随着充气压力的增加,橡胶膜侧向土体应力转化为第一主应力并达到极限压力,同时对周边的砂土产生压缩挤密作用,提高了砂土的强度,侧阻力提高幅度较大,与一般锚杆相比充气锚杆具有较大的承载能力.     

钢筋混凝土筒中筒结构裙深梁受力分析与设计

通过对钢筋混凝土筒中筒结构概念设计的探讨及裙深梁与普通深梁的对比分析,指出了高层建筑混凝土结构技术规程中相关规定的不合理之处;指出了钢筋混凝土筒体结构裙深梁主要承受节点荷载不同于普通深梁的节间荷载,且其截面应变基本符合平截面假定;最后还提出了对筒中筒裙深梁设计的建议.     

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.     

砂土的电化学阻抗特性及其试验研究

通过电化学工作站测试了不同颗粒尺寸、不同含水量砂土体系的电化学阻抗谱图,利用Z-View软件拟合与解析其等效电路,分析电路参数与颗粒尺寸、不同含水量的变化关系,并研究了各个参数之间的相互关系。结果表明:砂土的电化学阻抗谱呈准Randles模型,其等效电路元件包括:孔隙溶液电阻、固-液界面电容、电荷转移电阻、扩散阻抗。Bode图中阻抗模值随着频率、含水量及颗粒尺寸的增大呈下降趋势;当含水量相同时,孔隙溶液电阻基本相同,随着颗粒尺寸的增大,固-液界面电容呈增大趋势,电荷转移电阻、Warburg扩散系数呈减小趋势;当颗粒尺寸相同时,随着含水量的增大,固-液界面电容呈增大趋势,孔隙溶液电阻、Warburg扩散系数呈减小趋势。研究结果对电化学阻抗谱理论在岩土工程性质方面的应用与研究提供新的思路与技术。