饱和砂层深基础震动孔压场中的混合边值问题

饱和砂层深基础震动孔压场中的混合边值问题王征，刘家沛（西安理工大学数学系。７１００４８，陕西西安）＿我们将Ｔｅｒｚａｓｈｉ固结理论与不排水条件下震动孔隙水压力增长计算模式相耦合，提出一。类深基础的饱和砂层震动孔压的混合边值问题（Ａ）：ａｌ，ａ：，ａ。...     

承压含水层中孔压变化规律的振动台实验研究

为研究不同地震动作用下承压含水层中孔压变化规律及其主要影响因素,开展了基于地震模拟振动台的承压含水层孔隙水压力变化实验研究。结果表明:①地震动作用下孔压变化形态可分为振荡、振荡上升以及阶升三种类型,孔压变化形态及幅度均与加速度峰值密切相关,而与频率相关度较低;②孔压增量随加速度峰值增大而增大,其增长规律可表示为以加速度峰值为自变量的二次函数;③孔压消散过程基本呈线性规律,且消散速率与加速度峰值大小有关,加速度峰值越大,振后孔压消散速率越快。实验可为后续探究地震动作用下孔压变化信息在含水层中的传递机理提供一定参考。     

重塑饱和砂土的现场液化试验研究

利用自行研发的动力加载系统,通过重塑饱和砂土的现场液化试验,分析不同水平向震动强度下砂土液化响应规律,探讨孔压增长模式、地表加速度与孔压发展之间的关系、现场和室内液化试验中孔压增长模式的异同.主要认识如下:实际场地下,砂土相对密度越大,上覆压力越大,孔压比就越小,砂土的液化水平越低,反之亦然;实际场地下,饱和砂土液化时的孔压增长梯度缓慢.这一孔压增长模式与他人现场液化试验结果一致,而与动三轴试验结果有显著不同,与振动台试验结果有一定差别;正弦波动荷载输入下,孔压比在液化与地表运动的关联性研究中是一个重要且平稳的指标,孔压比0.5~0.6是液化削减地表运动的临界值.本文结果表明,现有孔压计算模型在实际液化场地的适用性和可靠性有待验证.     

带支柱与凸缘开孔球罐最大应力

针对工程中球罐的实际结构与载荷形式，研究带支柱与凸缘开孔的球罐结构的最大应力问题．采用有限元软件ANSYS，分别对两种不同材料的带10个支柱和上、下两个凸缘开孔的球罐在内压、自重和内部液压共同作用下的应力进行了数值计算．计算结果表明，整个球罐的最大应力发生于球罐底部的凸缘开孔的周边，为说明上述问题的力学建模效果，还对承受内压载荷作用的不带支柱与凸缘的开圆孔球壳的应力进行了数值计算，结果表明其数值解与相应的理论解十分接近．     

不同水压下的黏土孔压传递规律试验

对于在不同固结压力下固结的黏土,当对其施加不同水压时,其中的孔压分布和传递规律是解决地下结构上的水压力大小、基础抗浮计算以及边坡稳定分析等岩土问题的关键。现利用研制的试验设备对黏土开展试验,进行渗流状态和静水状态下孔压传递规律分析。试验结果表明:不论是渗流状态,还是静水状态,黏土内各点孔压趋于稳定所需时间均随固结压力的增大而变长,即固结压力越大,孔压传递越慢;因水压引起的超静孔压,渗流状态下的黏土内各点孔压偏离线性分布,表明黏土中的孔隙水未完全与外部水形成水力联系;静水状态下的黏土内各点孔压传递与理论一致,呈线性分布,不过当水压小于固结压力时,土体内各点孔压会略小于理论水压值,但依然呈线性变化。     

基于PL-Finn模型的饱和砂土液化数值分析

为研究地震作用下沉箱式码头的砂土液化特征,基于包含动孔压上升的PL-Finn模型,结合现场实测和大型有限差分软件FLAC~(3D),采用完全非线性的动力分析方法,同时考虑地震动载荷与渗流的耦合作用,对置换砂和回填砂土的超孔压比进行了分析,并将现场实测结果与有限差分模拟结果进行对比分析.结果表明:码头最大水平残余位移为3.47 m,最大残余沉降为1.86 m;回填砂土在地震动载荷施加第6~9 s时已经发生了液化,且超孔压比接近1;置换砂土基本没有发生液化现象,残余超孔压比稳定在0.25~0.30;模拟计算所得的沉箱沉降量比现场实测值低7%,即有限差分模拟结果与实测数据基本吻合,认为采用FLAC~(3D)有限差分方法可以很好地模拟地震砂土液化过程.     

液化场地大直径变截面单桩动力响应研究

为研究不同地震动强度下液化场地大直径变截面单桩的动力响应规律,基于振动台试验,选取5010波,在地震动强度0.10g~0.45g作用下,研究液化场地砂土孔压比和大直径变截面单桩桩顶水平位移、桩身弯矩、桩身加速度时程响应及桩基损伤等变化规律.试验结果表明：饱和砂土孔压比随着地震动强度的增大上升明显,地震动强度≥0.30g时,饱和砂土孔压比稳定值在0.9附近,此时砂土完全液化;在0.45g地震动强度作用下,桩身加速度、桩顶水平位移及桩身弯矩均达到最大;桩身不同位置处加速度峰值出现时刻均滞后于输入地震波加速度峰值出现时刻,且桩顶及变截面的加速度响应比桩端的响应更弱;不同地震动强度作用下,桩身弯矩最大值均出现在液化土层和非液化土层分界处,且变截面处弯矩小于土层分界面处;地震动强度达到0.30g时,大直径变截面单桩桩身发生损伤.因此,液化场地下大直径变截面桥梁单桩基础抗震设计时,应该重点考虑饱和砂土层分界处、变截面处的抗弯能力,以确保单桩桩身强度满足抗震要求.     

孔板在两相流中的相分离效应与两相流湿度测量

两相流流过孔板产生相分离。文中用假设的理想化相分离模型和孔板两相流分相模型，论证了孔板的相分离效应产生两相流测量中的孔板差压脉动噪音，孔板差压方根的脉动幅度正比于液相流量。根据这一论证推导了孔板差压噪音法测量两相流质量含液量（湿度）的理论公式。在相比份（干度或湿度）已知的条件下，使用孔板测量两相流的流量已进行了广泛的研究。文中论述的用孔板差压噪音测量湿度的方法与孔板测量两相流量的方法相结合就有可能用单一孔板实现两相流的测量。     

复合地基固结性状有限元分析与研究

采用水泥土搅拌桩为研究对象，对复合地基固结性状进行了有益的探讨。利用有限元计算对弱排水桩复合地基孔压消散的规律进行了分析与研究，得出了桩端处孔压随时间的变化规律，以及不同荷载作用下的孔压分布情况，并通过实测结果得到了进一步验证。据此提出了若干建议性的结论，为解决复合地基固结性状问题提供了一定的理论指导。     

饱和砂层震动孔隙水压力二维扩散解析理论的研究

本文将Terzaghi二维固结理论与震动孔隙水压力增长模式相耦合,提出了一类饱和砂层震动孔隙水压力的二维扩散解析理论。文中首先给出了计算饱和砂层中震动孔隙水压力生长与扩散的理论解,并讨论了几种不同起始孔压场分布情况下解的简化表达形式;其次,证明了该解析解是适定的。因为所采用的震动孔隙水压力增长模式是一个随时间和土的物理力学参量而变化的一般函数,其具体函数形式可根据实际条件来合理选定,这使得所给出的理论解带有普遍性。     

地震孔压场中深基础混合边值问题

地震孔压场中深基础混合边值问题刘家沛，谢定义（西安理工大学西安市７１００４８）容跃堂（西北纺积工学院陕西省汉中市７２３００３１）将Ｔｅｒｚａｇｈｉ固结理论或Ｂｉｏｔ固结理论和某种动孔压增长模式相结合，是目前描述饱和土体内孔压长消规律的基本途径。由于目...     

地下水位波动条件下基坑渗流场孔压解析解

对地下水位周期性波动条件下的各向同性土层中基坑二维渗流场孔压响应进行了解析研究.将基坑周围土体划分为4个规则区域，应用叠加原理和分离变量法得到各区域内孔压响应的级数解形式表达式，结合各区域间连续条件求解基坑周围渗流场孔压的显式解析解.将解析解结果、数值结果及半解析解结果进行对比，验证了该解析解方法的正确性.基于该解分析了基坑内、外侧水位等工程参数对孔压响应分布和相位滞后的影响，结果表明基坑工程参数对孔压响应和相位滞后有较大影响，对远场孔压响应和基坑内部相位滞后的影响更加明显.     

考虑部分排水条件下的柱孔扩张数值分析

针对现有扩孔理论无法考虑土体部分排水条件问题,基于ABAQUS,采用修正剑桥模型(MCC)描述土体的应力-应变关系,建立部分排水条件下柱孔扩张数值模型,开展不同扩孔速率条件下的柱孔扩张数值分析.数值模型的计算过程分为初始、地应力平衡、载荷3个分析步,在载荷步中,对模型右边界施加与初始孔压相等的孔压来模拟排水条件,改变模...     

基于流固耦合两相介质动力模型的水下隧道结构地震反应研究

基于ABAQUS有限元软件平台,应用流固耦合两相介质动力模型孔压单元模拟场地饱和土体,进行了水下饱和土体场地上隧道结构地震反应的计算研究.计算结果表明:对于饱和土体场地上的单洞隧道,在地震动输入结束后,隧道底部附近区域土体的孔隙水压力值最大,此时隧道两侧土体的孔隙水压力呈现对称分布;对于饱和土体场地上的双洞隧道,在地震动输入结束后,两隧道之间区域土体的孔压为正值,而隧道下方区域土体的孔压为负值;左右两侧隧道的应力呈对称分布.计算工作同时表明了流固耦合两相介质动力模型孔压单元在饱和土体—地下结构体系地震反应研究中的有效性.     

含矩形孔无限域应力集中的系列分析

采用复变函数理论与保角映射技术，求出了含矩形孔的无限域在孔边承受均匀内压时的应力，以及同时承受孔边均匀压力和无限远单向拉力时的应力．分析了矩形孔的边长比、圆角曲率半径及方位角对孔边应力集中的影响，给出了孔边峰值应力随边长比的变化规律．对几种不同边长比的矩形孔进行了系列计算，并将计算结果图谱化，便于工程应用．解答可移植到含孔无限大板的平板弯曲问题．     

封闭环境中群桩桩间土超孔压消散数值模拟

通过分析封闭环境中群桩基础成桩后,桩间土体及下卧土层中超静孔隙水压力消散的边界条件和初始条件,建立了场地边界径向渗流受到阻隔时,饱和黏土中群桩桩间横观各向同性土体固结的定解条件,应用数值理论建立了相应定解问题的有限元程序,对桩间及下卧土层中压桩挤土造成的孔压消散时空变化规律进行了模拟研究.结果表明:下卧土层的渗透特性对桩间土体的孔压消散有明显影响,特别当下卧土层水平向渗透系数很小时,桩间土超孔压消散将延续非常长的时间.     

圆柱孔收缩的弹塑性解及其在隧道工程中的应用

基于传统的临界状态土力学理论,借鉴Yu圆柱孔收缩弹塑性解的推导过程,给出了圆柱孔收缩问题孔压与孔径变化之间的关系.并把隧道开挖问题简化为圆柱孔收缩问题,基于Mair提出的隧道开挖引起的土体瞬时沉降的理论,给出了隧道支护压力和地表最大沉降量之间的关系.将该方法的计算结果分别与Grant的离心机试验结果和收集到的国内外的工程实测结果进行了对比分析和验证.结果说明:该计算方法准确合理,可为隧道开挖引起的短期土体变形分析提供借鉴.     

分级加载下黏土中的超静孔压消散试验研究

为直观地认识土体固结时超静孔压的消散过程,弄清固结理论产生偏差的原因,利用研制的大尺寸固结装置,对饱和黏土开展分级加载下的超静孔压、压缩变形和土压力的测试,并与太沙基一维固结理论计算值进行对比。测试结果表明土样中的超静孔压呈现加载后先增加、后消散缓降的规律,分级加载下,随着固结荷载增大,孔压变化明显滞后于荷载的变化,且超静孔压的消散也趋慢。经与采用固定固结系数计算的理论值对比可证实土样中的固结系数呈动态变化,表现为随固结荷载和固结时间的增加而减小,且不同位置处的固结系数也存在差异。     

下卧层沉降计算模型及边界条件的确定

根据饱和土的三维Ｂｉｏｔ固结理论，针对轴对称荷载下柔性复合地基的特点，建立了下卧层的沉降计算模型，并提出了相应孔压、应力边界条件的确定方法。     

静压沉桩后黏土中超孔压时空分布规律研究

为了解层状黏土在沉桩后桩周及桩端的超孔压对沉桩挤土效应的影响,采用现场原位试验和数值模拟方法,分析了桩土界面处超孔压的时空分布特征和上覆竖向有效应力随时间的变化规律,并在水力压裂理论和孔穴扩张理论的基础上引入修正剑桥模型,推导了桩周土体固结过程中桩土界面处上覆竖向有效应力和超孔压的修正计算公式。结果表明:从时间上看,在桩顶的外荷载作用下,超孔压随时间消散的同时,上覆竖向有效应力逐渐增大；成桩后30.d超孔压基本消散完毕,上覆竖向有效应力不再增长,地基土处于休止期。从空间上看,超孔压随桩埋深的增大而增大,在渗透性差的黏土层增长较快；不同荷载条件下,距桩心的水平距离和桩端的竖向距离越小,超孔压越大；靠近桩端和桩心的超孔压最大值与桩顶荷载大小呈负相关关系。