成层结构性软土一维非线性固结半解析分析

为了研究变荷载作用下土体结构性对成层软土固结性状的影响,基于结构性软土压缩性和渗透性的非线性变化规律,以及结构屈服应力随土体深度变化等特征,对结构性软土非线性固结问题进行了分析. 首先采用三折线压缩模型、e-lg k_v渗透模型,详细分析了结构性软土在不同排水工况下的固结过程;其次,利用半解析法,建立一维固结方程,并编制程序进行求解,与目前已有的非线性固结结果进行了对比分析,验证了本文计算方法的可靠性;最后以某四层软土地基为工程背景,研究了变荷载、结构性等因素对固结性状的影响. 研究结果表明:成层结构性软土一维非线性固结过程中,当最终荷载相同,加荷速率不同时,固结前期,按应力定义的固结度大于按沉降定义的固结度,固结后期则相反;当加荷速率相同,最终荷载不同时,按应力定义和按沉降定义的固结度在固结前期均随着最终荷载的增大而减小,而在固结后期,随着最终荷载的增大而增大;考虑结构性时,按应力定义的固结度明显大于不考虑结构性的计算值,固结前期相差较大,随着固结的进行,差值逐渐减小.      

黄土地区灰土挤密桩施工质量影响区素分析

黄土的湿陷性 由于特殊的地质历史条件,黄土在沉积的过程中,上覆压力增长速率比颗粒问固化联结键强度的增长速率要慢的多,使固结定形的土体总是处在欠压密状态,形成了比较疏松的高孔隙度结构,使其具有湿陷性。湿陷性黄土的结构性在力或水的作用下将遭受破坏而使强度丧失,而欠压密的高孔隙度则为其产生附加下沉提供了必要的体积变化的条件。因此,欠压密的架空式空隙结构受水和力的作用就会导致黄土地基发生突发性、不连续性、不可逆性的失稳破坏。     

超固结膨胀土抗剪强度特性及边坡稳定研究

天然膨胀土经历长期干湿循环,反复胀缩使其具有超固结性。首先制取了超固结比为1.5的重塑膨胀土三轴样,进行了三轴排水剪切试验,获得了土体的峰值抗剪强度和残余抗剪强度;根据广义塑性剪应变的定义,采用硬化软化型函数建立了抗剪强度发挥值与广义塑性剪应变的函数关系,并引入到FLAC3D中的应变硬化/软化本构模型中,结合强度折减法进行了超固结膨胀土边坡的稳定性分析。结果表明:对于正常固结膨胀土,广义塑性剪应变很小,可采用稳定系数来评价边坡的稳定性;对于超固结膨胀土,应采用广义塑性剪应变和稳定系数来综合评价边坡的稳定性。如果广义塑性剪应变很大,即使稳定系数大于1,此时边坡也发生失稳破坏,说明土体的超固结性对膨胀土边坡的强度和变形影响不可忽略。     

制样方法对粉土室内压缩试验结果的影响研究

通过开展室内单向压缩试验,研究不同制样方法下(预压法、压样法和切样法)土体压缩变形的规律,揭示不同制样方法制取的土样与原状土样进行压缩试验结果的对比规律,分析不同制样方法对土体扰动性的影响。先采用体积压缩法判别土样扰动程度,基于卡萨格兰德法确定土样的先期固结压力。发现当预压力较小时,卡萨格兰德法确定的前期固结应力要稍大于预压力;随着预压力的增加,卡萨格兰德法确定的前期固结应力与预压力基本一致。接着,对卡萨格兰德法确定的结果略加修正,便可较为精准地确定该土样的先期固结压力。预压法的压缩曲线与原状土取样室内压缩试验的曲线比较接近,并且随着预压力的增加,土样的扰动指数增大,扰动程度变高。压样法和切样法土样的压缩曲线与重塑土样的压缩曲线接近重合,表明其扰动程度很高,并处于同一扰动指数区间。     

广西天然碎石土路面低造价硬化技术研究

以广西农村公路砂石路面为依托进行低造价改造技术的试验研究,经现场取样和室内、外试验,结果表明：对于现有碎石土路面,添加占总量20%～30%的粘性土作为胶结材料时,能显著改变碎石土的颗粒级配,易于形成路面板块;再添加占胶结材料2%的石灰进行改善,能大幅提高路面结构的强度和水稳性能;若再添加水泥等胶结材料,虽可进一步提高强度,但不利于施工.故对于农村公路天然碎石土路面,建议采用路拌法泥灰固结.     

超固结比影响下饱和黏土力学特性试验研究

利用合肥地铁站基坑黏土进行了5种超固结比(OCR)下的原状和重塑饱和土快剪试验,分析了原状土和重塑土在不同OCR下的剪切性状、抗剪强度及强度指标黏聚力(c)和内摩擦角(φ)的变化规律。结果显示:不同OCR原状土多为应变硬化性状,重塑土超固结时多为应变软化、欠固结多呈应变硬化性状;同竖向应力时,重塑土峰值抗剪强度随OCR增加而增大;同OCR时,重塑土峰值抗剪强度随竖向应力增大而增大;同前期固结应力(p_c)和OCR时,原状土峰值抗剪强度较重塑土大;重塑土按同OCR求抗剪强度指标时,OCR增大c减小、φ增大;重塑土按同pc求抗剪强度指标时,p_c增加c先增大后减小、φ增大;原状土抗剪强度破坏曲线在p_c值处呈明显向下弯折性状。     

膨胀土的强度与力学特性

通过三轴试验与侧限压缩试验,研究了膨胀土的强度、超固结性和压缩指标;建立了胀缩指标与抗剪强度的关系,分析了膨胀土的结构特征、矿物成分及外界条件等因素对其变形和强度的影响。研究结果表明:膨胀土具有超固结性,且超固结性越明显,从峰值强度达到稳定强度状态时所需的变形越大,抗剪强度也越大;裂隙越发育,其压缩性越高,超固结性越弱,抗剪强度指标越小。给出了膨胀土抗剪强度指标的变化范围:固结排水条件下的粘聚力变化范围为19.8～25.5 kPa,内摩擦角变化范围为10°～19°;固结不排水条件下的粘聚力变化范围为23.0～35.3 kPa,内摩擦角变化范围为3°～14°;不固结不排水条件下的粘聚力变化范围为37.0～55.0 kPa,内摩擦角为0°。     

用于高速公路路基稳定的 HPCM 与作用机理

采用高性能固结材料(HPCM)对原状土进行改良,对改良土体的加州承载比(CBR)、压实度和吸水膨胀等性能进行了试验研究、SEM(扫描电镜)和XRD(X-射线衍射)分析.结果表明,改良土体的CBR值和耐水性显著提高.与传统固结土体方式不同,HPCM是通过物理化学交互作用使土颗粒的粘结性增强,使土体形成紧密聚积的结构,从而显著改善压实土体的稳定性.     

地铁隧道盾构始发过程数值模拟分析研究

以苏州市吴中区的平行隧道施工为工程依托,利用有限元软件ABAQUS对盾构始发过程进行了仿真模拟,对地表沉降、地层位移、土体应力和围护结构应力进行了对比分析。模拟表明:土体强度对抵抗地层扰动能力具有有效性;土质强度越大,隧道结构在Y轴方向所受的地应力越小,这意味着管片受土压力越小,则隧道结构更为稳定;主动土压力随着盾构掘进深度的增加而增大,且伴随着主动土压力的增加,围护结构应力值也相应增大。     

大面积荷载下一维分层固结计算方法及应用

单层土的一维固结问题的研究已经取得了较大的进展,形成了经典的太沙基一维固结理论,但是实际工程土层是多层的,其固结性质与单层土情况存在着一些不同。从超孔隙水压力消散基本方程出发,考虑了单面排水和双面排水两种情况,可以推导出分层土的一维固结计算公式,同时以具体工况为背景,结合MATLAB软件对公式加以运用验证,总结了分层土单面排水和双面排水条件下的一维固结规律,规律表明:计算公式结果与实际情况较为吻合,因此推导的公式可以为实际土体的设计施工监测提供一种参考;边界排水条件的差异对于土体的固结速率和程度有较大的影响。     

先期固结压力的数值计算法

基于卡萨格兰德法，分析并确定土体先期固结压力曲线的拟舍数学模型，根据先期固结压力的数值计算原理，应用Mallab软件可实现其数值求解，实例表明，Matlab软件在土工试验数据处理上有很好的应用价值。     

基于连续介质模型的海底隧道支护结构受力特征

在含水地层中开挖隧道,地下水的存在一方面会影响隧道周边地层的力学参数,另一方面也会在围岩中产生渗流体积力,进而影响地层的应力和位移．对于埋深较浅而水压力较高的海底隧道而言,支护结构除承受围岩压力外,还要承受很高的水压力．支护结构的受力特征受隧道围岩和支护结构间接触面剪应力、隧道项板厚度、水深、围岩侧压力系数以及支护结构的厚度和刚度等因素的影响,而经典隧道支护结构内力弹塑性解假设的边界条件与实际情况相差很大．文中阐述了弹性力学应力函数法推导支护结构内力的解析解,并采用数值分析方法研究了海底隧道支护结构的受力特征．通过FLAC3D程序验算了厦门翔安海底隧道V级围岩海域段支护结构的内力,比较分析了断面形状对支护结构受力的影响．     

重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性

为了研究填土在三轴浸水过程中的湿化变形规律及其细观结构演化特性,用改进的非饱和土CT-三轴仪对延安新区的重塑Q₂黄土做了3组共17个偏压固结浸水试验. 在三轴浸水过程中对试样的两个断面进行了多次CT扫描,得到了固结和湿化过程中土样的宏观变形以及土样内部细观结构演化的CT图像和相应的CT数据,基于CT数定义了土的结构性参数和结构演化变量. 研究结果表明:干密度、净围压、基质吸力和偏应力均对试样的湿化变形特性有显著影响;提高干密度可有效减小湿化变形量和降低湿剪破坏的风险（干密度1.52、1.69 g/cm3的试样浸水过程中体应变分别为–0.58%～4.66%、–0.58%～2.43%,干密度1.79 g/cm3的试样体应变为0.019%）;湿化过程中试样越来越密实,试样的CT数均增大;浸水初期,试样原有结构发生破坏,CT数变化较剧烈,均能达到总变化量的60%;同时干密度、净围压、基质吸力、偏应力及含水率对土的结构性参数和结构演化变量有显著影响. 研究成果对填土工程的设计具有重要参考价值,为建立非饱和重塑黄土的结构损伤演化方程与结构性模型提供了科学依据.      

水压条件下矿山法隧道主体结构的受力特征

为探明水压条件下矿山法隧道主体结构的受力特征,采用模型试验研究高水压条件下衬砌的力学行为、结构与围岩、地下水相互作用关系及结构破坏模式.研制了马蹄形断面非均布水压-土压加载装置,模拟大断面隧道衬砌主体结构在不同水压与土压共同作用下的力学行为.研究表明:弯矩沿衬砌周向总体上呈蝴蝶形分布,轴力呈近似椭圆形分布;土压力增大使结构弯矩、轴力、最大变形量和偏心距均增大;侧压系数增大使结构弯矩不同程度地减小,而使轴力增大;水压增大使衬砌轴力迅速增大,而弯矩增大较慢;高速铁路隧道衬砌结构承受的极限水压不宜超过500 kPa.      

利用3次样条插值确定室内压缩试验先期固结压力

土的先期固结压力是评价天然地基土的应力历史和固结状态的一项重要指标.基于Casagrande作图,提出了利用分段3次样条插值模型来拟合e-lgp曲线的方法,并编写了模型的计算程序,旨在准确、快捷地确定地基土的先期固结压力.通过算例表明,所提出的曲线模型的拟合度比3次、4次多项式以及著名的Harris模型更高,具有一定的...     

秦沈客运专线路涵过渡段动应力测试与分析

对秦沈客运专线DK49 689．0-DK49 700．7路涵过渡段进行了动应力测试，分析了动土压力与列车速度的关系、沿线路纵向分布以及随深度的变化．结果表明：动土压力随列车速度提高而增大，当列车速度超过220km／h时，动土压力基本趋于稳定，但始终大于准静态土压力；随深度增大，动土压力迅速衰减，趋于准静态土压力．此外，动土压力还受路基结构的影响，涵洞顶路基的动土压力明显大于一般路基的动土压力．     

加筋泡沫轻质土三轴剪切力学特性

通过三轴剪切试验, 对比在不同加筋率和围压下, 聚丙烯纤维加筋泡沫轻质土的剪切力学特性; 研究了泡沫轻质土各强度参数与加筋率、围压之间的关系, 获取了加筋泡沫轻质土裂纹扩展规律, 建立了应力-应变全曲线方程, 提出了加筋泡沫轻质土各强度参数关于加筋率和围压的本构方程; 将不同加筋率的试验数据归一化处理后进行分析, 得到了加筋泡沫轻质土的应力-应变全曲线方程, 获取了曲线方程中各参数关于加筋率、围压2个变量之间的函数关系。分析结果表明: 加筋泡沫轻质土三轴剪切强度和黏聚力均随加筋率增加呈现先增加后减小的趋势, 在加筋率达到0.75%时达到峰值; 加筋泡沫轻质土的内摩擦角受加筋率影响较小, 说明纤维作用主要是通过改变材料黏聚力来影响加筋泡沫轻质土的强度; 而强度降低率随着加筋率增加呈现明显的下降趋势, 最大从40%左右降低至10%左右时达到稳定; 加筋率一定时, 加筋泡沫轻质土的极限强度和残余强度均随着围压的升高呈增加趋势; 经过分析体积裂纹曲线发现加筋泡沫轻质土破坏时主要经历受压、产生裂缝、纤维承受拉力限制裂缝、裂缝扩展张力过大纤维拔出4个阶段, 而加筋泡沫轻质土达到屈服阶段时往往包括裂纹的稳定扩展阶段和裂纹的不稳定扩展阶段2个裂纹发育过程, 由于缺乏筋材, 泡沫轻质土属于脆性破坏, 因此, 没有裂纹不稳定增长阶段。      

生物酶技术在低等级公路中的应用

泰然酶（Terrazyme）是一种新型的筑路材料,使用泰然酶加固的土料强度和水稳性将得到大幅提高。通过室内试验和现场试验证明,泰然酶固化土技术具有无污染、施工简便、固化强度高、水稳性好、成本低等优点,适用于低等级公路建设。     

砂卵石地层下伏膨胀岩土盾构隧道结构内力特征

成都地铁二号线区间盾构隧道局部穿过砂卵石下伏膨胀岩土地层,为获得下伏地层膨胀荷载对盾构隧道衬砌结构内力的影响规律,采用数值方法分析了下伏地层在不同范围发生局部膨胀时对衬砌结构外侧压力的影响.通过现场测试得到了盾尾注浆时和隧道贯通后衬砌结构荷载及内力的分布规律,并与不同膨胀荷载下结构内力的计算结果进行了比较.研究表明:膨胀圈厚度及范围对膨胀后压力增量的影响较小,膨胀力对压力增量的影响较大;局部膨胀荷载的存在将增大管片结构弯矩,对结构受力不利,负弯矩是下伏膨胀岩土地层盾构隧道结构设计的控制因素.计算砂卵石下伏膨胀岩土地层中盾构隧道结构内力时,应考虑膨胀荷载的影响,膨胀荷载可采用数值分析等手段确定.      

大断面黄土隧道基底围岩压力研究

黄土隧道基底区域围岩压力确定直接关系到隧道基底承载力是否满足结构稳定及运营安全的要求。以客专浅埋黄土双线大断面隧道为研究对象,分别采用普氏理论、太沙基理论、谢家烋理论、比尔鲍曼理论、卡柯公式、全土柱法、岩柱法、规范推荐方法、有限元法与实测值进行对比分析,推荐大断面黄土浅埋隧道采用太沙基理论与有限元方法相结合的方法计算确定基底围岩压力。