深海重力锚在黏土中承载性能的模型试验

确定重力锚在黏土中的水平承载力对海洋平台重力锚锚固基础的设计具有重要意义.基于模型试验确定不同类型带有复杂剪力键的重力锚在不同黏土中的水平承载力,通过建立重力锚承载力的锚-土相互作用有限元模型,验证有限元方法的可行性.进而探究重力锚在黏土中拉动时土体的破坏形式,分析不同类型重力锚在黏土中的适应性.试验结果表明,在重力锚运动时土体的破坏形式主要有整体的滑动破坏和局部的剪切破坏,破坏的位置不局限于土体与锚接触的土层,在深度和宽度方向都有一定的延伸;土质内摩擦角对重力锚承载力影响较大,增大近1倍的内摩擦角可使重力锚的承载力增幅超过100％.     

饱和软粘土中新型法向承载力锚极限承载力分析

法向承力锚(VLA)因其安装回收方便、承载能力高、可重复使用等优点,被广泛应用于海洋工程。文中假设一楔形锚板埋置于理想不排水饱和软粘土中,通过建立锚板-土体有限元数值模型,对锚板的极限承载力和锚的失效形式进行分析,考察了不同埋深、埋置倾角等对其承载力系数的影响。在浅埋和深埋两种情况下,锚的失效形式分别表现为锚板上方土体的整体破坏和周边土体的局部剪切破坏。随着埋深增加,锚板承载力系数趋于稳定,埋置倾角对承载力系数的影响也逐渐变小。     

土体抗剪指标和基床厚度对重力式码头结构地基承载力的影响

为合理确定重力式码头结构基础尺度,对重力式码头结构地基承载力变化与地基土体抗剪指标(黏聚力和内摩擦角)、基床厚度等参数变化之间的敏感程度进行分析。结合大连港太平湾港区某码头工程实例,采用《水运工程地基设计规范》中的方法计算地基承载力抗力分项系数,并绘制地基承载力抗力分项系数与地基土体抗剪指标、基床厚度之间的关系曲线。结果显示:黏土内摩擦角、黏聚力数值的增加可持续提高地基承载力;黏土内摩擦角的数值越大,对地基承载力的提高作用越显著;当基床厚度增加时,对地基承载力的提高作用逐渐减弱。在以地基承载力确定重力式码头结构地基尺度时,可以通过改善土体指标或增加基床厚度提高地基承载力,但应避免一味地增加基床厚度。     

考虑固结过程的软土地基承载力数值分析

深厚软黏土地基在受到上部结构传递的荷载作用时将会发生进一步固结,进而影响软土地基的承载特性,因此考虑荷载作用下软土地基的固结特性对地基承载力分析有重要意义。文章以室内静三轴试验所得软黏土抗剪强度指标c、φ随固结度和静偏应力变化规律为基础,利用大型有限元软件ABAQUS,通过用户子程序USDFLD对土体材料进行二次开发,建立考虑土体抗剪强度指标随固结度和静偏应力变化的有限元模型,进而对重力沉箱式防波堤软土地基承载力进行数值分析。有限元计算结果表明:静偏应力作用下地基土体发生进一步固结,土体固结度随时间增长而增大,抗剪强度指标出现明显增长。依据极限承载力、允许变位的判别标准分别对软土地基承载力进行分析:伴随着土体的不断固结,两种判别标准下的承载力安全系数均明显增大,且后者计算结果相对安全,建议采用允许变位的判别标准来计算实际工程中的承载力安全系数。     

扩径桩抗拔承载特性模型试验研究

为了研究扩径桩受上拔荷载作用时的承载性状、荷载传递规律及桩侧摩阻力的分布特征,通过量测分级荷载作用下桩顶位移及桩身不同截面处的应变,选用宁波砂土开展等径桩、扩底桩和扩径加扩底桩的抗拔静载对比模型试验。试验结果分析表明:扩径桩较等直径桩而言能提高桩基抗拔承载力,在相同荷载下,减小上拔位移。在一定上拔位移范围内,扩径桩能充分利用扩大头上覆土体的承载力,发挥极大的抗拔阻力。在上拔荷载作用下,桩身轴力沿着深度方向逐渐递减,中部扩径处轴力出现突变减小,桩身各部分轴力均随着荷载的增加而增大。由于扩大头处有抗拔阻力存在,同级荷载下扩底桩下部桩身轴力大于等径桩。在桩身上部和中部,扩底桩与等径桩的桩侧摩阻力均沿着深度方向逐渐增加,且桩端附近均表现出侧阻的减小现象。由于扩大头的存在,扩径桩桩侧摩阻力在扩径段上下附近处无法充分发挥,但其抗拔承载能力仍为最强。     

基于DPDM 技术的室内双层地基承载试验及变形场分析*

通过室内双层地基模型试验,研究上部硬土层在不同强度和厚度条件下的双层地基承载性能,并拍摄数码图像分析了双层地基的变形场。分析荷载p-基础沉降s 曲线,双层地基极限承载力随上部硬土层强度和厚度的增大而增加,双层地基极限承载力下对应的基础垂直位移随上部硬土层强度和厚度的增加而降低;当模型试验中的上部硬土层的水灰比为10%、厚度为30 mm,以及上部硬土层的水灰比为20%、厚度为60 mm 时,后者的极限承载力是前者的3.01 倍,后者的极限承载力下对应的基础沉降是前者的基础沉降的0.11 倍。利用数字照相变形量测DPDM (The digital photogrammetry fordeformation measurement) 技术对双层地基变形的数码图像进行变形场分析,通过网格图的变形分析,土体的初始变形出现在下部软土层中,随着荷载的增大,网格的变形区域逐渐向上部的硬土层及软土层下部发展,同时在水平方向扩展;双层地基破坏模式为上部硬土层的锥台型整体剪切和下部软土层冲剪的综合型破坏形式。对上部硬土层的强度、厚度的优选设计可大幅度提高软土地基处理的效能。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

水平承载桩-桶基础周围土体的变形场分析

采用数字照相变形量测技术方法,对水平承载的桩-桶基础室内模型试验进行观测,分析地基土体位移发展变化规律与变形模式,得到土体的渐进性变化过程,发现土体的剪切变形轮廓线和土体的破裂面模式基本一致,被动区都为一个与土表面成一角度的三角形,主动区沿着基础轮廓展开。该结论可为分析桩-桶基础的水平承载力提供参考依据。     

温州海相软黏土层基本物理性质试验研究

随着工程技术领域快速发展,在软土地基上的工程急剧增加,对软土地基的处理要求随之也越来越高。温州作为我国典型的深厚海相软土区域,软土分布区域十分广泛。针对于目前工程发展的需要,对温州黏土层的基本物理性质进行研究,其中包括密度、含水量、液塑限、土的压缩剪切特性和微观结构等。结果表明温州黏土为典型的软土,软土厚度比较深,土体具有含水量高、强度低、压缩性高、变形稳定历时较长等特点,为今后温州软土地基处理工程技术发展和科学研究提供了理论依据。     

灰土挤密桩复合地基受力变形机理研究

通过有限差分程序FLAC-3D,对灰土挤密桩复合地基的受力变形机理进行了分析研究,分单桩和群桩两种情况,得到结论:两种模式下的桩和土受力及变性规律相似,都是桩体在4倍桩径范围内,应力急剧衰减到桩顶应力的1/4左右,桩端基本没有端阻力,桩周土承担一定荷载,且随基础荷载的增加而增加,沿桩身全长受力;沉降量与荷载近似呈线性关系,桩周土沉降量略大于桩的变形。但由于群桩效应,群桩的桩承担荷载相对减小,土体分担了更大的荷载,地基承载力有所降低,总体沉降量有所增加,两者的沉降差增大。     

海底管线地基土体塑性及剪切破坏分析

提出一种分析管线地基极限承载力的平面应变有限元模拟方法,采用自适应网格技术和接触对算法模拟管线嵌入土体的准静态过程,利用修正Drucker-Prager/Cap本构模型模拟土体塑性.研究不同土性和管土界面摩擦条件下,管线地基土体的塑性变形及位移场特性.利用载荷沉降曲线并结合地基塑性应变分布图和位移矢量图,可判别管线地基的剪切破坏型式、确定地基极限承载力.     

多种自升式海洋平台桩靴上拔过程仿真分析

本文以自升式海洋平台桩靴为主要研究对象,运用Ansys Workbench中的Design Modeler建立桩靴与土的模型,通过LS-DYNA来模拟桩靴上拔过程,并计算了3种桩靴形式的拔桩力和研究了3种桩靴的上拔过程土体的变形,并将桩靴上拔阻力的理论计算值与数值模拟计算的结果进行比较分析。本文对未来海洋平台的发展有一定的工程意义。     

自升式平台插桩物理模型实验及分析

研究自升式平台插桩过程的土体运动滑移以及土体变形规律,对合理评价自升式平台桩腿及桩靴的稳定性有重要的意义。以自升式平台插拔桩为工程背景,基于自主研发的＂流固土多项耦合六自由度单双向静动态加载仪＂,对砂性土海床进行比尺实验,利用物理手段研究平台插桩过程中土体与桩靴耦合作用机理。实验中给出了海床插桩入泥深度与地基承载力的曲线,并且推导出砂土力学性质随桩靴深度变化公式。实验的破坏特征与海洋砂土地基实际破坏一致,说明了模型试验的正确性,同时也为层状穿刺试验提供了实验基础。     

饱和软黏土中吸力锚的承载能力数值分析*

利用大型通用有限元软件ABAQUS,基于总应力分析法,建立了饱和软黏土中吸力锚的三维有限元数值模型,通过与物理模型试验对比,验证了数值模型的正确性.计算分析了吸力锚的水平承载力特性及其破坏模式、最优系缆深度上的倾斜承载力包络图.通过对有限元结果进行拟合分析,提出了吸力锚承载能力的简化计算公式,公式中考虑了长径比、加载角度和土体不排水抗剪强度的影响.     

电渗法与电渗法联合真空预压法加固超软土地基的室内试验分析对比

以滨海新区的超软土地基为研究对象,通过开展纯电渗法和真空预压联合电渗法加固超软土地基的室内试验,对比两种加固方法中土体孔隙水压力、土体沉降以及土体强度的变化,分析两种加固方法的适用性与经济性,为现场施工提供技术和数据支持。研究结果表明:真空预压联合电渗法对土体加固效果较电渗法更均匀,土体固结更完全,总耗电量是电渗法的2倍,而土体强度的提高值却是纯电渗法的7倍。     

阳极区添加氢氧化钠电渗加固软土试验研究

利用电渗试验装置,进行阳极区添加氢氧化钠电渗加固与纯电渗加固软黏土地基的室内模型试验对比研究。试验过程中记录排水量、电流等指标,试验结束后检测土体抗剪强度、含水率。试验结果表明:阳极区添加氢氧化钠电渗加固软黏土地基比单独电渗作用下加固软黏土地基处理效果好;减缓阳极腐蚀,延长阳极使用寿命,可为工程应用提供借鉴。     

双线船闸对拉钢板桩结构受力特性

以新夏港双线船闸工程为例,利用ABAQUS建立船闸闸室和周围土体有限元分析模型,并根据施工期原型观测数据进行模型验证。基于观测数据和数值分析,探讨在施工过程中单锚板桩和对拉板桩的受力特性。研究了两种不同板桩结构随着闸室土体开挖的内力与变形规律以及板桩墙两侧土压力分布等问题。结果表明:施工期内,两侧单锚板桩变形基本一致,中间对拉钢板桩变形基本一致,整体性良好;闸室单侧开挖时,开挖侧对拉板桩的工作状态与单锚板桩相同;后排板桩发挥锚碇作用,其水平位移、土压力均随着土体深度逐渐增大。     

水工挡土墙地基承载力特征值修正

在采用载荷试验或原位试验的经验统计关系等确定地基承载力特征值时,考虑的是对应于基本条件下的值;而在进行地基基础设计时,考虑的是承载力极限状态下的标准组合,即采用荷载设计值。针对这一问题,对水工挡墙在水平力作用下基础土体的破坏模式进行了分析,研究埋深和宽度对地基承载力特征值带来的影响。采用引入基础深度修正系数的方法,使挡土墙地基承载力特征值得以提高。     

螺旋钢桩抗拔特性的现场试验研究

根据螺旋钢桩现场抗拔试验中61根试验桩的监测数据绘制Q—S曲线,推算各类桩型的平均极限承载力,分析桩长、叶片数量、叶片间距、首层叶片埋深、叶片直径等参数对螺旋钢桩极限抗拔承载力的影响,试验结果表明螺旋钢桩的极限抗拔承载力随桩长和叶片直径而增加,叶片间距和首层叶片的埋深均存在临界点。分别通过慢速加载法和快速拉拔法测试螺旋钢桩桩极限抗拔承载力,快速拉拔法测得的极限承载力平均值约为慢速加载法极限承载力的2．0倍。