考虑土体密实度的钢-土界面剪切特性研究

土体密实程度对内河码头大尺寸钢护筒嵌岩桩的承载性状具有重要的影响。在一定含水率及颗粒级配条件下,控制试样土体干密度分别为1.80,1.85,1.90 g/cm3进行土体与钢板的往复剪切室内试验,探索了不同干密度条件下试样在不同法向应力条件下的剪应力-剪位移关系、极限剪切强度以及界面往复剪切的残余强度。研究发现钢-土界面的剪切过程主要有3个阶段:弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段;极限剪切强度满足摩尔库伦准则且随干密度增大粘聚力和内摩擦角均增大,且呈线性增加;往复剪切过程中,研究剪应力的变化情况发现同方向不同循环过程中最大剪应力几乎保持不变,不同方向剪切循环过程中,负方向剪应力均比正方向稍大。     

软岩-混凝土界面剪切力变化规律及预测模型

修筑在软岩地基上的港口工程钢筋混凝土嵌岩桩,其在上部荷载作用下的荷载传递规律与软岩-混凝土界面(岩-砼界面)的力学特性息息相关,研究岩-砼界面的受力特征有利于合理评估软岩嵌岩桩的承载性能。通过开展4组饱和状态下岩-砼试件的界面剪切试验,实测得到饱和软岩-混凝土界面的剪切力-位移曲线,岩-砼界面剪切力随位移的增加呈现出"先增、后减、终平"的变化规律。基于桩侧摩阻力退化模型并结合试验实测数据回归得到了模型中的计算参数,建立了无因次化的岩-砼界面剪切力预测模型。模型预测值与试验实测值二者吻合良好,验证了模型的正确性。     

钢板与砂泥岩混合填土接触面力学特性试验研究

基于直接剪切试验原理,研究了钢板与砂泥岩混合填土接触界面的剪切力学特性。试验中,钢板采用Q235钢材制作;砂泥岩混合土料采用弱风化砂岩和泥岩的破碎颗粒料按照5种不同的颗粒级配曲线以质量比8∶2配制。试验结果表明,钢板与砂泥岩混合填土接触界面的剪切应力-位移曲线可用双曲线拟合;抗剪强度可用摩尔-库伦强度准则来描述;抗剪参数粘聚力值随土体特性粒径d10,d30,d50,d60,d90的增大呈先减小后增大的抛物线型变化;摩擦角值随土体特性粒径d10,d30,d50,d60,d90的增大呈先增大后减小的抛物线型变化;粘聚力和摩擦角与土体不均匀系数和曲率系数的相关性不明显。     

砂-粘互层桩间土拱效应的数值分析

采用FLAC3D3．0软件,详细研究了全砂土、全粘土、砂-粘互层（包括“上砂下粘”和“上粘下砂”两种组合）中桩间土拱效应、应力、位移的变化规律,分析了土拱效应与应力、位移的相互作用,以及桩土荷载分担比与土拱效应的关系。研究结果表明,随距地表深度增大,土拱效应逐渐减弱,应力、位移减小;砂土中土拱效应明显强于粘性土;砂-粘互层中砂土应力、位移增大,土拱效应显著增强,粘性土中应力、位移减小,土拱效应减弱;粘性土中桩荷载分担比与土拱效应呈正相关,砂土中桩荷载分担比与土拱效应的关系取决于位移变化快慢。     

微型钢管桩水平加载试验研究

微型钢管桩作为一种新型的、广泛的支护措施,而其理论研究相对落后.作者采用室内模型试验,以相对原理为基础,在其他条件不变的情况下,只改变桩周土的性状(含水率),观察研究桩土复合结构的承载力.研究表明:在一定范围内,土体的含水率越高,桩土复合结构承载力下降,土对钢管桩的约束力下降,所观测的其应变、位移也相应增大.     

疏浚砂混凝土的压剪性能和破坏准则的试验研究

以长江下游疏浚砂为原材料，制备了4种不同疏浚砂掺量的混凝土试件，对疏浚砂混凝土试件的压剪复合性能进行研究。1）进行了5种不同轴压比下的压剪复合试验。试验结果表明：疏浚砂混凝土的压剪界面摩擦系数在疏浚砂含量较高时会下降，而试件内部黏聚力则随疏浚砂含量的增加而增加；同时试件压剪峰值位移随疏浚砂含量的增加呈现先增大后减小的趋势。2）对试件破坏界面进行SEM形貌分析，研究疏浚砂影响试件性能的微观机制。3）结合试验结果和已有文献研究，提出了基于八面体空间应力和基于Ottosen模型的破坏准则，并给出了准则方程中的拟合参数。试验数据与拟合结果吻合程度良好。     

海上密实碎石土持力层钢管桩沉桩及承载特性试验研究

由于缺乏海相密实碎石土持力层中钢管桩的工程实例及研究，依托秘鲁某港口工程，研究碎石土持力层中钢管桩的沉桩及承载特性。在国内开展模拟试验，获得模拟沉桩参数后，进行沉桩可打性分析及完善施工策划，随后在现场进行试沉桩、高应变和静载试验并测试侧阻力与端阻力。结果表明：开口钢管桩在进入密实碎石土持力层后，其承载力、单位面积侧阻力和端阻力将随入土深度增加而增大，但增大幅度会逐渐减小；但在进入持力层1 m后沉桩变得困难，此后碎石土的单位面积端阻力将逐渐稳定，其单位面积极限端阻力不小于10.5 MPa；钢管桩的端阻力主要由桩端阻力提供，土塞承载力提供的反力较小，开口管桩土塞系数取相对低值。     

淤泥固化土力学性质试验研究

利用固结排水直接剪切试验,可得到未固化淤泥和固化淤泥试样的剪切应力-剪切位移关系,进行计算可得粘聚力和内摩擦角。试验结果表明:不同的水泥掺量和竖向压力可诱发淤泥试样剪切应力-剪切位移关系曲线形状变化,水泥掺入可明显改善淤泥试样粘聚力和内摩擦角,且二者均随水泥掺量的增加而增加。水泥掺入可明显引起无侧限抗压强度和变形模量显著增加,但破坏应变明显减小;随着水泥掺量增加,淤泥力学性质可得到明显改善;破坏应变与抗压强度之间服从幂函数关系,而变形模量与抗压强度之间服从线性关系。     

软土地基大直径超长钢管桩试验研究

通过对海南洋浦港软土地基中桩长74 m、桩径1.5 m的大直径超长钢管桩的高应变全程动测、压桩试验、拔桩试验和桩身轴力测试,探讨深厚入土地基层中大直径超长钢管桩工程性状和压桩及拔桩土侧阻力的分布规律,得出如下结论:1)同一土层侧阻力随着入土深度的增加而递增,一定深度后,其增幅减缓,趋向稳定;2)深厚软土地基中,大直径超长钢管桩拔桩和压桩侧阻力的比值为56.9%~75.0%;3)只有桩端位移达到1.1%~1.3%桩径时候,软土地基大直径超长钢管桩能充分发挥桩端土阻力,此时端阻力值约为承载力的19%。这对软土地基中的超长大直径超长钢管桩的理论研究和工程应用具有指导作用。     

考虑配合比的砂泥岩混合填料剪切蠕变力学特性

砂泥岩混合填料的配合比是影响码头地基承载性能及稳定性的关键因素。为研究不同配合比下砂泥岩混合填料土的蠕变力学特性,开展剪切蠕变试验。结果表明,在同一配合比下,随着剪应力加载等级的提高,瞬时、蠕变应变量及初始、稳态蠕变速率均呈逐渐递增趋势;当处于同样加载等级时,初始、稳态、极限加速蠕变速率及瞬时、蠕变应变量均随配合比中泥岩颗粒占比增大而呈递增趋势;混合填料长期强度折减较大,折减范围为50.53%～66.95%,长期强度随配合比中泥岩颗粒占比增大而递减。研究成果可为码头砂泥岩混合填料地基长期稳定性评价提供一定参考。     

淤泥海砂混合料动力特性试验研究

沿海地区淤泥和海砂储量丰富,适当配合比的淤泥海砂混合料理论上可用于海堤填筑。采用DDS-70型动三轴试验系统和GZZ-50型共振柱试验系统,对不同配合比的淤泥海砂混合料进行动力特性试验研究,得出淤泥海砂混合料的动强度和最大动剪切模量,并分析不同配合比和固结围压对淤泥海砂混合料的动强度以及最大动剪切模量的影响。试验结果表明,淤泥海砂混合料的动强度和最大动剪切模量均会随着固结围压的增大而增大;随着混合料中海砂含量的降低及淤泥含量的增加,其动强度和最大动剪切模量会减小。     

吹填粉细砂动强度影响因素试验研究

针对汕头东部经济带吹填粉细砂,通过动三轴试验,研究粉粒含量、黏粒含量、初始相对密实度、固结应力、固结应力比对吹填粉细砂动强度的影响规律。试验结果表明,吹填粉细砂动强度随粉粒含量增加而降低,破坏振次相同时,粉粒含量为18%时的动强度为粉粒含量为0时的1/2。动强度在粉粒含量为6%～9%时降低幅度出现突变,相同破坏振次下,降低幅度约为22%。吹填粉细砂抗液化强度并不是随着黏粒含量的增加而单调增加的,临界黏粒含量值为12%。初始相对密实度对吹填粉细砂动强度影响较小。固结应力小于200 kPa时,吹填粉细砂动强度随固结应力的增加而增加;大于200 kPa时,试样已接近最小孔隙比,增加固结应力已不能增大试样密实度,动强度不再增加。当固结比小于2时,吹填粉细砂动强度随固结应力比的增加而增加。     

粉细质泥沙淤积前后强度分析

针对潍坊港区底泥表层粉细沙硬壳层成型的强度规律进行水槽原位土工试验，明晰不同波况和流速情况下，土的剪切强度、贯入强度的变化情况，寻找粉状土的板结状态和波流状况间的内在关联，并对形成铁板沙的影响因素进行分析。通过试验得出结论：波的历程突变越大，海底土的强度增加越多；波高越大，海底土的强度增加越多；波流作用时间越长，海底土的强度增加越多。     

土与结构物半模直剪试验的颗粒流数值模拟*

使用自主改造的半模直剪仪进行土与钢板、石板的半模直剪试验,竖向荷载分级施加,分别为50kPa,100kPa,150 kPa,200 kPa。应用颗粒流离散元程序——PFC2D对土与结构物在不同法向应力条件下相互作用的半模直剪试验进行数值模拟,研究土与结构物相互作用时接触面土体变形及剪应力的变化情况。分析得出土与结构物相互作用时,土体会呈现出硬化现象。随着法向应力的增加,土的剪应力会升高。在土与结构物的接触面上,形成了一定厚度的剪切带,说明土与结构物的相互作用并不只局限于接触面,而对接触面以上一定厚度内的土体也有影响,但影响范围不大,约为5倍的粒径。土与结构物相互作用时,结构物的性质对土体剪应力的变化影响不大。     

土工模袋砂竖向抗压强度及其影响因素*

开展了不同尺寸、数量及充填度下的模袋砂单轴压缩试验,深入研究模袋砂界面摩擦特性、充填度及尺寸对其抗压强度和破坏机理的影响。基于现有研究成果,推导了综合考虑模袋砂间相互作用和充填度影响的模袋砂抗压强度计算公式。研究结果表明：单个模袋砂试验抗压强度远大于多个模袋砂试验结果,且随充填度的减小愈发显著,因此现有针对单个模袋砂的试验研究存在不足。模袋砂抗压强度随着充填度的增加而减小,尺寸效应对模袋砂受力变形规律影响很小,而对其承载力影响明显。不同充填度模袋砂破坏机理不尽相同,充填度较大时,模袋砂很快进入张拉变形而破坏,破坏主要发生在模袋缝制接口等相对薄弱处;随着充填度的减小,模袋砂破坏主要由砂应变局部化所致,表现为接触界面处的渐进破坏,因破坏不易发现而对实际工程较为不利。与试验结果对比表明,完善后的理论计算方法可用于模袋砂整体张拉破坏时抗压强度预测     

考虑桩-土作用的PHC管桩极限变形及其影响因素分析

单调荷载作用下PHC管桩的极限变形是判断结构损伤的一项重要参数。为了解桩、土参数对PHC管桩在单调荷载作用下变形的影响,采用ABAQUS有限元软件的纤维梁单元模型和共结点法,建立考虑桩土相互作用的PHC管桩有限元模型,使用P-y土弹簧模拟桩土相互作用,混凝土采用UCONCRETE03本构模型,预应力纵筋采用USTEEL02本构模型,分析配筋率、桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比等参数对PHC管桩极限变形的影响规律。计算结果表明:桩基极限位移随桩基配筋率的提高而增加,但随桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比的增加而减少,并拟合单调荷载作用下的PHC桩基极限位移的计算公式。     

碎石桩软土复合地基整体抗剪强度研究

振冲碎石桩作为散体材料桩与周围的软土形成的复合地基,同钢筋混凝土桩、钢管桩等刚性桩形成的复合地基在工作原理、承载力分析等方面存在着本质的不同。与刚性桩相比,碎石桩作为垂直排水通道,能够加快周围软土的排水固结,提高桩间土的整体强度。同时碎石桩自身的承载力发挥又取决于周围土体的侧向支撑作用。如何确定碎石桩复合地基的整体抗剪强度对于发挥碎石桩的作用至关重要。以港珠澳大桥香港口岸人工岛项目碎石桩的工程应用为例,对比碎石桩软土复合地基整体抗剪强度计算的异同,通过数值模拟和现场监测等手段对参数取值进行分析,对今后类似工况条件下碎石桩复合地基的抗剪强度计算具有指导意义。     

特细砂对素混凝土龄期强度的影响

以孟加拉吉大港工程采用特细砂配制的混凝土为研究对象，研究砂率、砂的细度模数、减水剂掺量等因素对素混凝土的龄期强度影响。结果表明，特细砂配制的素混凝土强度随龄期呈现先快速增大后缓慢增大的趋势，3 d强度达到28 d强度的55%以上，7 d强度达到28 d强度的70%以上；小幅度提高砂率对龄期强度影响不大；中砂较特细砂配制的素混凝土28 d强度有小幅提高；减水剂掺量超过1%时，28 d强度有大幅提高。     

水上砂桩置换法加固饱和软粘土地基的设计

在分析水上砂桩加固软粘土机理的基础上,讨论了砂桩复合地基的强度和沉降的计算方法,对桩土应力比从理论和实测的角度进行了分析,并提出推荐值。分析了水上砂桩置换法设计与施工中的几个关键技术问题。结合工程实例,通过砂桩和地基土的监测和沉降实测数据对计算方法和参数进行了验证。