矩形顶管隧道群施工对后背土体扰动规律的初步研究

为更准确地计算矩形顶管隧道施工所需顶推力，揭示小间距顶管隧道群施工中后背土体在顶推力多次叠加作用扰动后的变化情况。首先，基于现有顶管顶推力相关计算公式推导出适用于矩形顶管的顶推力计算公式。然后，整理分析某顶管隧道群工程施工中后背土体水平位移、土压力实测数据，论证矩形顶管顶推力计算公式的正确性与合理性，得到后背土体受顶推力作用产生的水平位移是以隧道中心处为最大值的弓形分布、土体在顶推力二次作用下会产生更为显著的变化且存在残余应力现象等结论。最后，采用统计方法对顶推压力与后背土体水平位移、土压力之间的数据进行处理，取得后背土在顶推压力作用下产生水平位移与土压力的经验公式。     

填土碾压对挡土墙土压力和位移的影响分析

路基挡土墙是城市道路中的常见结构物,具有节约空间、减少路基填方等优点。在路基填筑过程中,填土荷载和碾压荷载都会对挡土墙产生挤压作用,导致挡土墙承受侧向应力并产生位移。该文结合盐城市范公路某标段路基填筑施工,在现场埋设土压力盒和测斜管进行试验研究,得到了土压力和位移的发展规律。路基中垂直土压力主要由土体的重力引起,基本随土体深度呈线性分布。在碾压过程中对墙背水平土压力影响很大,填土不高时水平土压力接近于被动土压力,但随着填土高度增加其增长速度放缓,在填土1.0~1.4m高度达到最大值后出现明显下降,最后趋近于静止土压力。挡土墙位移基本是绕墙底的转动位移,施工前期位移增长缓慢,到后期填土接近墙顶时位移发展很快。最后利用有限元软件很好地模拟了路基中土压力的分布和挡墙位移。     

斜梁式浅埋箱型卸煤沟土压力分布模型试验

对斜梁式浅埋箱型卸煤沟进行了1／10缩尺的钢筋混凝土模型试验，测定了在模拟汽车荷载和集中荷载作用下的侧向土压力和基底反力。结果表明：移动荷载作用位置对侧向土压力、基底反力的影响较小；基底反力呈抛物线分布并随荷载的增加而增加；侧向土压力近似于三角形分布，与按静止土压力公式计算结果接近。     

矩形闭合地下连续墙基础沉降特性分析

在有限元分析的基础上,采用Drucker-Prager弹塑性模型对黄土层中地下连续墙的沉降特性进行了较详细的探讨。计算结果表明:墙端阻力的大小决定了土体的竖向沉降变形,墙端以下土体的竖向沉降变形主要产生在墙端下约1.5倍基础宽的深度范围内,且沉降量随着深度的增加而迅速减小;竖向荷载作用下墙芯土体竖向沉降变形值在墙顶附近最大,沿深度方向逐渐变小,在墙端附近其值变化速率最大,墙端以下土体沉降迅速衰减为零;墙外侧土体竖向变形沿深度先增加,由于端阻力的的作用,在墙端附近达到极值,然后减小并趋于零;在水平面上,竖向变形从墙侧向外逐渐减小并趋于零,在墙体接触面附近其值最大;墙周土体的变形模量对基础沉降的影响大,而土体的泊松比对基础沉降的影响较小,提高墙土接触面的摩擦系数有利于减小基础沉降。     

层状地基中水平受荷桩-土相互作用试验

为了深入研究侧向受荷桩的承载特性及抵抗变形的能力,结合实际工程中天然土体的成层特性,开展了侧向受荷桩的室内模型试验,研究了不同粒径土层厚度及相对密实度对桩土相互动态耦合作用的影响,并结合PIV图像技术,分析了桩周土体位移场的发展趋势,为水平受荷桩的设计提供了理论依据。试验结果表明：①土体刚度与较小粒径土层的厚度呈正相关关系,而较大粒径砂土层厚的增加则对整个桩土体系的刚度产生了弱化作用;②当桩顶位移相同时,随着较小粒径砂土层厚的增大以及相对密实度的提高,土抗力随之增大,在深度为5~6倍桩径范围内达到最大值,且相对密实度对土抗力的影响更大;③水平受荷桩的桩前和桩后砂土表面均形成了一个纺锤形的位移影响区域,且此区域与水平加载方向的最大夹角随土层条件和相对密实度的变化很小,其值均为45°左右;④在相同的桩顶荷载下,砂土相对密实度的增大约束了桩体的运动趋势,使得桩体的水平位移减小,例如,当桩顶荷载均为30 N,密实度为0.5时桩前砂土的最大位移影响范围比密实度为0.3时普遍减少了约1倍桩径的距离;⑤桩身弯矩值随着较小粒径土层厚度的增大而增大,最大弯矩约出现在0.15 m深度（5倍桩径）处;随着砂土相对密实度的提高,桩身弯矩也逐渐增大,最大弯矩所在的位置逐渐上移。     

加筋土挡墙变形和受力特性原位荷载试验研究

为了研究加筋土挡墙在路基面荷载作用下的受力和变形特征,通过拉拔与原位荷载试验,进行了加筋土墙体水平土压力、墙面水平变形及拉筋应力等分布规律的研究。结果表明:筋材应力沿其长度方向呈单峰值分布,峰值距墙面1.5 m处;加载初期墙面水平位移沿墙高呈反"S"形曲线分布,极值位于墙顶和中下部;路基面荷载作用主要影响挡墙上部土压力分布,相应的侧向附加土压力近似呈倒三角分布;由于加筋土的扩散、卸载成拱效应的影响,使得竖向附加土压力向下衰减比传统挡土墙更快。     

静载荷试验中压重平台引起的地表位移分析

在基桩静载荷试验中，由于加载压重平台反力装置引起地表位移，使测得的桩顶沉降值不准确，进而影响基桩极限荷载的正确取值，因此，有必要对加载过程中压重平台引起的地表位移进行分析。为此，将精密水准仪量测系统引入到静载荷试验中。通过对现场试验资料分析，得出了地表位移的大小以及地表位移的规律。最后，应用有限元方法并结合现场试验资料分析了地表位移的影响因素:地表位移大小与土体的变形模量成反比例关系，与加载压力成正比例关系。     

路堤软件土地基变形性状模型试验研究

通过室内模型试验对路堤下软土地基的变形特性进行研究，探讨了软土层的厚度，荷载大小和加荷速率以及软土层的倾斜等因素对软土地基的侧向变形和竖向变形的影响。试验结果的分析得到了一些有工程实践意义的结论，例如，试验表明荷载作用下均质软土地基的最大侧向位移一般发生在软土厚度的0．2－0．3倍深度处，因而施工中以地表观测桩观测的侧向位移来控制施工过程的稳定性的做法值得商榷；软土地基发生早期破坏时，仍然能承受较大的外加荷载，对周围土体的强度提高有利，为在软土地基上进行“促动法”施工提供了依据。     

枝江尾矿库排水工程圆形顶管工作井后背墙及土体的应力与位移特征分析

为分析Ⅴ级围岩中圆形顶管工作井后背墙及土体的应力、位移空间分布特征,依托枝江尾矿库排水工程,对圆形顶管工作井的稳定性进行监测,并建立三维数值模型,研究井体结构尺寸参数和顶力值对后背墙土体水平位移的影响。实测和模拟结果表明:1)后背墙土体水平位移和应力竖向分布最大值均出现在顶力范围内,距后靠背钢板左右边外侧2.5 m范围内的后背墙处出现拉应力集中区域,且沿井深集中在后靠背钢板高度范围内。2)井壁厚度对限制土体水平位移影响最大,后靠背中部厚度影响次之,底板厚度影响最小;当以优化结构尺寸提高土体稳定性时,应优先考虑增大后靠背中部厚度。3)对于在中风化泥质粉砂岩层中的顶管施工,工作井井壁嵌岩深度的改变对后背墙土体水平位移影响不大,井壁可不进行嵌岩处理。4)后背墙土体水平位移与油缸顶力呈近似线性关系。     

膨胀土侧向膨胀力及其对重力式挡墙的作用

为研究不同上覆荷载作用下的膨胀土侧向膨胀力及其对重力式挡墙稳定性的影响,在常规固结仪基础上,设计了一种侧向膨胀力试验装置和方法,揭示广西百色膨胀土侧向膨胀力随上覆荷载的变化规律;通过湿热气候长期作用下膨胀土路堤含水率变化的数值模拟,并结合侧向膨胀力试验结果,获得了路堤重力式挡墙静止时墙背侧向膨胀力随时间和深度的变化规律;根据试验间接得到的侧向膨胀力与侧向膨胀率的关系,分析了侧向膨胀力随墙后土体侧向膨胀量的变化及其对挡墙稳定性的影响。研究结果表明:在侧限和无荷条件下膨胀土浸水后仍会产生一定侧向膨胀力;上覆荷载在0~50kPa,侧向膨胀力随其增大而显著增大,且大于相应上覆荷载;上覆荷载大于100kPa后,侧向膨胀力增幅变小并趋于稳定;上覆荷载增至恒体积竖向膨胀力时,侧向膨胀力达到最大;湿热气候长期作用下,膨胀土路堤挡墙墙后土体含水率逐年增加,静止挡墙墙背侧向膨胀力的合力逐渐增大,作用点下移;第5年含水率变化趋于稳定,侧向膨胀力沿墙背分布近似为抛物线规律,其合力为静止土压力的3倍,作用点位于墙背中部;在侧向膨胀力的作用下挡墙会被水平推移2.0cm;若容许墙后膨胀土发生2.6cm的侧向膨胀,可极大减小侧向膨胀力,使挡墙满足规范对其抗滑和抗倾覆稳定系数的要求。     

长期循环荷载下植生河岸护坡稳定性分析

以植生沥青混合料河岸护坡工程为对象，采用室内模型试验，分析了植生河岸护坡动力承载力特性、变形特性和护坡内动态土压力分布，揭示了循环荷载作用下河岸护坡的动力破坏机制。研究结果表明:随振次的增加，竖向累积沉降急剧增大，护坡内部土体发生整体滑移；坡顶位置处侧向变形较坡中和坡脚位置处稍大，加载板正下方测点土压力峰值与均值明显大于其两边测点；植生拉结作用对竖向位移的发展起抑制作用。     

盾构隧道横向受力的通用解析计算方法研究

在盾构近接工程中，隧道周围的土体荷载可能不再是半无限土体中的规则分布。从结构力学力法基本原理出发，通过对荷载分布的离散化处理，建立了一种通用的解析计算方法，可以计算任意土体荷载分布下隧道衬砌结构的内力和变形。为方便工程应用，借助于MATLAB编程，对3种土压力分布形式下的隧道内力和变形进行了程序化计算。结果表明:当侧向土压力为均匀分布和梯形分布时，衬砌环的内力和径向收敛位移差异较小，不超过10%；当侧向土压力为二次分布时，衬砌环的弯矩和剪力有所增加，轴力有所减小，横鸭蛋弯曲变形程度增强。     

车辆动荷载下偏压深基坑支护结构受力变形分析

依托杭州某地铁车站偏压深基坑工程,基于PLAXIS有限元软件建立三维数值计算模型,分析车辆动荷载对基坑开挖变形影响。结果表明:随基坑开挖深度增加,基坑内竖向位移和墙体水平位移均呈现先增大后减小趋势;工程施工时,在开挖至第三层土体时需加大注意坑底竖向位移变化,防止基坑隆起过大影响施工;车辆动荷载对基坑影响深度有限,基坑开挖深度小于15 m时,车辆动荷载对基坑影响较大,应注意车辆荷载对土体稳定性和地连墙水平位移问题,宜采取相关保护措施。     

模块面板式加筋土路基力学行为试验研究

利用加筋土路基室内试验模型，探索模块面板式加筋土路基在顶面局部荷载作用下的受力变形规律。结果显示：侧向和竖向土压力沿格栅布设长度方向均呈中部大、两端小的非线性分布趋势；面板累积侧向位移沿面板高度呈“中央大于首尾”的非线性分布趋势；格栅累积应变在整个填筑-加载过程中经历增加-波动和减小-稳定两个阶段；路基上部附加应力扩散角随外荷载的增加呈先增后减态势；侧向土压力系数沿面板高度分布规律与侧向土压力较为一致。     

基于CFD-DEM耦合分析暴雨作用下砂土深基坑灾变研究

基于CFD-DEM耦合数值模拟方法，结合工程实例，通过变参数分析手段研究了暴雨作用下砂土深基坑的灾变模式，并归纳了基坑底部隆起量、围护结构变形量等变化规律。研究结果表明:暴雨最大渗流速度发生在挡墙墙底处；暴雨渗流作用下，基坑内侧靠近支护结构的土体发生隆起，范围逐渐向横向和竖向发展，挡墙产生侧向位移，最终发生踢脚破坏；深基坑挡墙侧向变形和坑内土体的隆起变形均随降雨量和雨量标准差增加而呈增大趋势；暴雨渗流造成的坑底隆起主要发生在挡墙至坑内0.5倍开挖深度范围内。     

竖向循环荷载下单桩的累积沉降特性模型试验

高速公路、铁路桩承式路基中桩基的累积沉降发展对路基变形影响很大,为有效控制路基变形并利于后续运营,有必要深入研究竖向循环荷载下单桩的累积沉降发展规律。通过新研发的土体加压装置对模型试验中桩侧土体施加额外的侧向压力,开展了竖向循环荷载下双层地基中单桩模型试验,基于模型试验结果分析了循环荷载下侧向压力对桩顶累积沉降的影响,并进一步探究了侧向增压地基中循环荷载频率、循环荷载比（CLR）、静偏荷载比（SLR）对桩顶累积沉降的影响。研究结果表明：增加侧向压力不仅提高了单桩的极限承载力,还对循环荷载作用下桩顶累积沉降的影响明显,尤其循环荷载较小时增加侧向压力可能会改变桩顶累积沉降的发展模式。循环荷载下单桩的桩顶累积沉降明显受到循环次数、SLR、CLR及循环荷载频率的影响,桩顶累积沉降随着循环次数、CLR和SLR的增加而增大,且在循环加载前期的桩顶累积沉降发展较快,CLR对桩顶累积沉降的影响比SLR的大;荷载频率的增大同样会导致桩顶累积沉降增加,并朝着不利于桩基安全的方向发展;发展型的桩顶累积沉降与循环次数的关系可用对数函数进行表述。当前仅以荷载大小作为桩顶累积沉降发展类型的判定标准存在一定的局限性,应在工程设计及运营中特别注意循环荷载频率、CLR、SLR等因素的影响。     

主被动状态间墙体侧向位移与土压力关系

为了研究从静止到主动状态或从静止到被动状态下墙体侧向位移与墙背土压力大小的关系,以应力Mohr圆为出发点,通过引入内摩擦发挥角,推导了主动与被动状态间土压力与内摩擦发挥角的统一表达式。根据所构建的墙体位移与土体剪应变几何方程以及等极限应变下的剪应变-剪应力理想非线弹塑性物理模型,建立了能基本反映土体应力-应变特性和墙后填土初始应力状态的墙体位移-土压力统一函数关系式,并结合Coulomb土压力模型近似考虑了墙背与填土间摩擦力的影响。研究结果表明：影响墙体位移-土压力关系的核心要素是墙背初始应力状态、墙后滑移区范围及填土应力-应变特性;初始侧压力系数的增加,直接导致进入主动与被动状态所需墙体位移出现相应的增大和减小,墙体位移-土压力曲线沿水平轴呈现出整体平移的变化;土体内摩擦角和墙土摩擦角的改变会引起滑移区范围的变化,从而使墙体位移-土压力曲线整体放大或缩小;填土应力-应变特性是墙体位移-土压力关系的微观本质,其模量比与极限剪应变对墙体位移-土压力曲线的平缓程度及极限状态下的墙体位移大小影响显著。     

浅覆土小间距矩形顶管施工地表变形控制技术

为研究顶管施工过程中的地表变形规律，探索地表变形的的控制技术，最大限度地保证顶管施工过程的安全，依托某总部地下停车场项目，针对国内首例采用结构分割转换工法（CC工法）实施的矩形顶管工程施工地表变形影响因素进行分析，主要包括覆土厚度、施工过程地层损失、隧道小间距施工对相邻隧道土体作用等。研究分析表明： 1）通过采取控制掘进速度、控制土舱压力、控制注浆量、控制出渣量、控制顶进姿态等地表沉降控制技术措施，有效地控制了地表变形； 2）在顶推过程的各个阶段，地表变形呈现不同的特点，当出现变形过大时，通过调整土舱压力、补充注浆等控制措施，使地表变形逐渐趋于稳定变化状态； 3）通过对施工过程地表变形监测数据整理分析，进一步验证了采取地表变形控制措施的有效性和必要性。     

深基坑格形地连墙支护结构变形与土压力研究

为了对格形地连墙的受力和变形特征进行系统研究,针对南京某基坑工程的格形地连墙支护结构,建立有限元分析模型,其中岩土材料采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型;通过数值模拟研究分步开挖时此类基坑的变形和土压力分布规律,并与实测数据和朗肯土压力进行对比;最后分析后墙及隔墙深度、后墙宽度、前墙厚度和内坑加固等因素的影响。分析表明： 格形地连墙的侧向变形类似于悬臂梁变形,最大侧向变形位于墙顶,这一变形形态与常见多道支撑支护结构的变形规律存在差异,且前墙厚度和内坑被动区加固对此类支护结构性状的影响比较显著。     

陇东黄土地区刚性地下连续墙桥梁基础水平承载力特性研究

刚性闭合地下连续墙基础墙身埋深比较小,破坏形式表现为滑动或转动破坏。水平承载力由靠近测斜管的墙内侧的主动土压力和远离测斜管的墙背侧的被动土压力组成。在水平荷载作用下地下连续墙对周围土体的挤压作用沿深度方向逐渐减小,水平方向挤压影响呈圆形状扩散,在墙角处地面土隆起较大。