地震荷载作用下深厚饱和砂土中桩动力特性试验研究

以某工程为依托,进行1∶20比例缩尺2×1桩基模型振动台试验,输入与当地地震设计反应谱接近的3种地震波,研究深厚饱和砂土场地条件下砂土-桩基-结构动力相互作用响应规律。试验再现液化宏观现象,研究表明：深厚饱和砂土场地对地震波高频部分过滤作用显著;随着地震动强度增大,场地液化程度提高,结构水平运动由高频向低频移动,频带范围变宽。同时,上部结构水平运动放大系数由4.56降低至2.75,但该效应对承台不明显;上部结构及承台在加载过程中相互影响,上部结构对承台的影响较大;砂层中部（距土体表面8D处）桩身弯矩相对于桩顶弯矩对输入地震波峰值加速度敏感度更高,随砂层液化程度增大而显著增大。     

可液化场地高承台群桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验

采用高承台群桩-独柱墩结构体,进行可液化场地群桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验,再现自然地震触发地基液化及桩基破坏等宏观现象;通过试验监测了液化场地中地基的加速度、孔压反应以及桩-柱墩的加速度、位移、应变反应和上部结构的加速度反应等。结果表明:输入地震波幅值和埋深是影响砂层孔压的重要因素;地震作用中,随着场地液化的发展,自下而上砂层加速度先逐渐减弱后逐渐放大;高承台桩基地震响应与土层土性、地震动大小、场地液化程度等密切相关,地震作用下场地液化容易诱发高承台群桩体系的倒塌。     

非连续边界荷载影响下隧道围岩压力计算方法

浅埋隧道施工中经常面临堆载、孤石等工况，为了确定其形成的非连续边界荷载对围岩压力取值的影响，以隧道上覆岩体破坏迹线建立压力模型，将堆载、孤石按照作用范围、位置等效为均布或者集中边界荷载，以其随岩体深度变化及偏压情况为条件，按照太沙基理论建立轴对称边界荷载影响下围岩压力微分方程，以非连续边界荷载和为条件求解方程，将求解的压力值与附加弯矩在半无限空间体中产生的应力组合，形成非连续偏压边界荷载影响下围岩压力计算方法。通过与拉林铁路隧道群围岩压力监测值的对比，验证模型的可行性。得到以下结论： 1）非连续边界荷载在岩体分布的有效长度可作为围岩压力计算方法的选取依据。2）在非连续边界荷载影响下，围岩压力取值与隧道衬砌不同位置的角度呈线性关联。3）将孤石等效为集中或者均布边界荷载，2种围岩压力计算值存在一定的偏差，压力差值与隧道埋深有关；当埋深小于7 m时，将孤石作为非连续均布荷载的围岩压力计算值与监测值相近； 当埋深大于8 m时，将孤石作为非连续集中荷载的围岩压力计算值与监测值较为接近。     

浅埋偏压隧道衬砌结构开裂机理及损伤失效分析

在浅埋、偏压等不利地质条件下隧道衬砌结构易发生开裂、渗漏水等病害,衬砌开裂及渗漏水的存在降低了结构的耐久性和承载力,影响结构的安全使用性能。为分析浅埋偏压条件下隧道衬砌结构受力变形特征及稳定性情况,基于扩展有限元原理,采用ABAQUS软件对不同的上覆岩层厚度条件下隧道衬砌结构空间受力特征、裂缝扩展情况及混凝土单元损伤失效程度等进行了模拟分析。研究结果表明,在浅埋偏压条件下,当上覆岩层厚度未超过7m时,隧道衬砌结构均出现不同程度的开裂现象,裂缝位置均大致位于A洞右拱脚位置。当上覆岩层厚度分别为3.5m、4m和5m时,隧道初期支护出现了贯通的纵向裂缝,当上覆岩层厚度为7m时,隧道初支沿走向出现了多条轻微不连续的纵向裂缝。随着上覆岩层厚度的增大,隧道衬砌结构损伤程度呈降低趋势,偏压的影响逐渐减小。     

厦门翔安海底隧道陆域不良地质段施工技术

厦门翔安海底隧道是我国第1条用钻爆法施工的大断面海底公路隧道。厦门岛内从洞口到海域长达1 170 m为Ⅴ级围岩地段,岛外翔安端洞口到海底1 310 m为Ⅴ级围岩地段,加上海域5条风化深槽,Ⅴ级围岩占50%左右,这在国内外属少见的不良地质海底隧道;隧道从洞口埋深5m到海域最大埋深25m,埋深长距离在1倍洞径左右,系长距离超浅埋和浅埋暗挖隧道;地层遇水软化、液化,施工十分困难。根据不良地质段的情况,选用了CRD和双侧壁导坑法2种施工方法,并总结了厦门翔安海底隧道陆域浅滩富水砂层段施工方案,     

软岩隧道埋深及施工进尺对围岩稳定性影响分析

该文以中国西部某隧道为研究对象,采用三维有限元数值模拟手段对埋深及施工循环进尺对隧道围岩的稳定性进行了分析,针对不同埋深状况下围岩应力、围岩位移、塑性区及其初支应力的状况,以及不同循环进尺对围岩应力、围岩位移等的影响进行了探讨。研究结果表明:隧道埋深越深,对围岩和支护体系均存在不利影响,需在埋深较大的地段,加强监控量测,必要时需施加钢支撑,以增加初期支护的抗压能力;大进尺施工对围岩应力的最大拉应力和洞周位移影响较大,建议施工时循环进尺选择1.5~2m为宜。     

洞庭湖地区某特大桥饱和砂土液化判别及其液化特征

在地震作用下,洞庭湖地区存在的大量砂土层会出现液化破坏。通过SPT（现场标准贯入试验）、SWVT（剪切波速测试）和CPT（静力触探试验）等原位技术对洞庭湖地区某特大桥饱和砂土层进行了地震液化判别并对其液化特征进行分析。结果表明,综合采用静力触探和标准贯入试验进行液化判别的方法结果较好,静力触探方法更适合本地区砂土液化评判;在本特大桥,液化等级随着砂土顶板埋深的减小而由不液化变为严重的趋势,液化指数随砂土顶板埋深的减小而增大,基本呈线性关系;当埋深超过13.3 m时,基本不会产生液化,而当埋深小于5.95 m时液化等级为严重可能性大。     

下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载计算方法

为更加准确方便地计算飞机滑行过程中对下穿飞机跑道的地铁区间隧道最不利作用位置的附加荷载值，将飞机22个轮子的最不利滑动荷载峰值作为飞机静荷载作用集中力，运用布辛奈斯克理论公式求解22个轮载作用下的地层附加应力值，分析不同埋深条件下最大竖向附加应力的分布规律和量值变化规律。根据荷载-结构法与飞机附加应力的理论解，确定下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载的最不利分布模式，并通过回归分析得到飞机附加应力q1、q5的简化计算公式。最后通过数值模拟的方法验证了布辛奈斯克理论公式的适用性。研究结果表明： 1）随着隧道埋深的增大，飞机最大竖向附加应力与隧道竖向围岩压力的比值先迅速下降，随后缓慢下降，当隧道埋深大于50 m时，飞机最大竖向附加应力与竖向围岩压力的比值较小； 2）不同隧道埋深下的飞机最大竖向附加应力值点位置基本一致，位于距离飞机最后一排轮子2.1~3.3 m的中轴线上； 3）飞机附加荷载最不利分布模式为近似对称梯形分布模式，此时飞机最大竖向附加应力值点位于隧道拱顶正上方； 4）简化后的附加应力q1与隧道埋深z呈负相关关系，q5与隧道埋深z、隧道洞径D呈负相关关系。     

湖底明挖隧道两侧回填材料受力变形特性分析

湖底明挖隧道采用结构自防水与回填材料主动防水的方案,为研究高水位压力对湖底明挖隧道回填材料受力与变形的影响,通过现场试验测试了泥岩层、黏土层在不同埋深(1、5 m)下的土压力和孔隙水压力;利用数值模拟分析了回填层在不同上覆水位(分别为3、5、7和9 m)下的沉降变化规律。研究结果表明:随埋深增加,高水位压力对回填层土压力和孔隙水压力的上升程度加剧。埋深5 m处黏土层的土压力和孔隙水压力均最大;同埋深下泥岩层较黏土层承受的土压力和孔隙水压力较小。随着上覆水位压力增大,回填层累计沉降值不断增大;埋深1 m处黏土层的沉降累计最大,达到0.028 m。相同压力和埋深下,泥岩层的受力与位移较黏土层均较小,作为回填材料更具工程稳定性。     

上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题，基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法，依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程，通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势，并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明： 1）在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中，围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%，且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势； 2）相对于围岩条件而言，埋深对应力释放率的影响更小。此外，在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中，根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。     

列车振动下隧道外承压水砂土层液化特性研究

依托湛江海湾某下穿隧道，运用有限差分软件进行动力-地下水耦合数值计算，研究承压水砂土层的列车振动液化特性，并对其影响因素进行研究。结果表明:初始阶段超孔隙水压力主要集中在拱底位置，之后逐渐向拱顶处累积，因此拱顶和拱底处土层均为可能发生液化的薄弱位置；各监测点处超孔压比变化趋势较为相似，在短时间内迅速增至峰值，之后逐渐趋于稳定，且短期内不会消散，但拱顶处的超孔压比始终大于拱腰处，说明拱顶处地层更易发生液化。总体来看:各监测点最大超孔压比远小于1.0，均未达到液化条件；承压水水头越高、列车行驶速度越快、隧道覆土厚度越小、地层超孔压比数值越大，承压水砂土层越容易发生液化。     

旧桥基础加固实例

杨河大桥为一座钢筋混凝土T型梁桥,桩基为直径1.2m的钻孔灌注桩,桩基嵌入中风化粉砂质泥岩,平均桩长12.5m。由于河床段上下游长期人工取砂及严重冲刷,桥墩横系梁及桩基已经外露2～4m,桩基的外包混凝土部分钢筋外露锈蚀。河床面以下4～5m均为砂砾层,如河床进一步冲刷,将严重削弱桥梁的承载能力及影响桥梁的整体稳定,为保证桥梁的安全,对基础采用微型桩托换技术进行整体加固。     

高低异形刃脚钢围堰在望东长江公路大桥主墩施工中的应用

望东长江公路大桥是主跨为638m的双塔组合梁斜拉桥,南塔主墩处河床为裸露大倾斜中风化灰岩,若按常规方法施工,则无覆盖层条件下钻孔平台搭设困难,故基础采用高低异形刃脚钢围堰施工。该围堰四周韧角可以依据河床岩面形状进行调整,适用于不同地质条件下无覆盖层的河床岩面。钢围堰施工所采用的整体翻转施工工艺,不仅可以满足渡洪要求,而且还可有效缩短工期,可供类似环境条件下钢围堰的设计、施工借鉴。     

水泥改良粉细砂路基工后沉降及空间应力分布研究

依托浩吉铁路路基工程,探讨粉细砂路基的工程灾害机理,并通过掺加水泥改良其压实性能,对改良的粉细砂路基内部的变形和竖向应力进行监测,分析了沉降及其空间应力分布特征。结果表明:粉细砂路堤存在压实性欠佳、振动强度衰减及边坡易失稳等问题,通过掺加水泥可以提高其压实性能,其水泥/粉细砂的最优配比为5%;竖向沉降随深度的增加总体上逐渐降低;竖向应力随时间变化不大,且随着深度增加总体上逐渐增大,除基床表层以外,基床底层和基床以下路堤区域均低于理论自重应力值;水平方向,对称位置处竖向应力差异较大,揭示了路基内部应力分布复杂的不均匀特征。     

饱和粉土的孔压和液化特性研究

对苏北地区典型的粉土进行试验研究,分析了饱和粉土的孔压发展规律和液化特性。探讨了不同因素对粉土液化特性的影响和变化规律,并对粉土和砂土的孔压变化规律进行了对比,得出粘粒含量越多粉土的液化势越高的结果;两者在施加循环应力后,孔压的的变化呈不同的发展趋势;同时提出了粉土孔压数值模型。     

地铁列车振动荷载作用下隧道底部土层孔隙水压力及变形特性研究

为研究地铁列车振动荷载长期作用下隧道底部土层的孔隙水压力及变形特性,以北京地铁7号线2期（东延）工程为背景,利用ADINA有限元计算平台建立典型隧道区间断面的有效应力分析模型,进行上限速度行车荷载作用下饱和场地土层-隧道体系水土耦合动力响应分析,研究典型位置处孔隙水压力时程变化规律,并预测地铁振动荷载作用下引起的沉降量。同时,对北京地铁7号线粉细砂进行土工室内试验,进一步研究隧道底部土层在地铁行车荷载作用下的孔隙水压力及竖向变形发展规律。结果表明： 1）在长期列车振动荷载作用下,隧道底部土层孔隙水压力逐渐增大,且增大值随土层深度的增加而减小; 2）土体的累积超孔隙水压力比和累积应变量随着荷载幅值的增加而增大; 3）与非均等固结条件相比,均等固结条件下的超孔隙水压力比较大,但累计应变量小; 4）列车振动引起的超孔隙水压力和应变均较小,超孔隙水压力在列车停运期间足以消散完毕。     

红层边坡破坏机制模型试验的相似材料研究

以研究红层边坡破坏机理为出发点，选择以河砂和重晶石粉为主要材料，碎石为辅助材料，采用正交试验方法设计了多组试验。以砂石比（河砂质量/碎石质量）、砂粉比（河砂+碎石质量/重晶石粉质量）、重晶石粉的含量和含水率为控制因素，获得了不同配合比条件下控制因素对容重和抗剪强度指标的影响因素。试验结果表明:分别按河砂∶重晶石粉∶水=12∶3∶1，碎石∶河砂∶重晶石粉∶水=4∶9∶4∶1质量比调配泥岩和砂岩的配合比方案，可以满足模型材料的物理力学指标要求，且该新型材料具有组分简单、成本低廉、模型制作便捷等优点。     

拉顶管工艺在软弱土层中的应用改良

拉顶管工艺作为由定向钻牵引工艺改良而来的新型工艺,具有施工占地小、对周边建筑扰动小及对现状道路路面破坏小等优点,在城市管网建设中具有较大的优势,但当在深厚淤泥层或液化层等软弱土层中应用时却会产生一系列的问题。通过分析这些问题产生的原因,提出了对应的拉顶管工艺改进方法,并将其应用于实际工程。结果表明,所提出的改进方法有效可行,可为该工艺后续应用于软弱土层时提供指导。     

盾构隧道接缝漏损诱发水土流失模型试验及离散元分析

盾构隧道接缝漏损是诱发地面塌陷的主要因素,掌控水土流失发展规律是规避地面塌陷风险的基础和前提。基于临界漏缝宽度,针对不同漏缝位置、不同覆土深度、不同上覆水位高度进行砂土沉降规律及孔隙水压力变化规律影响因素的模型试验分析,并设计一套渗流示踪装置探究渗流场的分布情况及其流线轨迹变化规律。试验结果表明：距离漏缝竖向距离越近的砂层沉降越明显,坍塌范围由隧道漏缝周围逐渐向上扩散至地表,砂层位置越高,沉降槽越宽,由深“V”形态、浅“V”形态向“高斯曲线形态”发展。漏缝越靠近拱底,砂土表面沉降越小,孔隙水压力消散值越小;覆土深度越高,砂土沉降越小,扰动范围越窄,孔隙水压力消散值越大;上覆水位高度越高,砂土沉降越大,扰动范围越宽,孔隙水压力消散值越大。示踪流线为一系列圆弧线,5条流线均向漏缝位置流动,距离漏缝较远处水的流动速度慢,导致流线变长,示踪流线向下发展将加速贯通至漏缝流线形成。此外,通过构建隧道-砂土离散元数值模型,对渗流侵蚀过程中的砂土成拱效应及位移演变规律进行分析,揭示了盾构隧道周围砂土颗粒迁移及损失对周围环境的细观尺度影响。离散元分析表明：在接缝未发生漏损时,没有产生渗流侵蚀通道,接缝周...