超高土石坝固结过程初探

目前我国水利建设蓬勃发展,多个超高土石坝正在建设或者即将开工。高土石坝在填筑过程中,心墙内可能产生较高的超静孔隙水压力,孔隙水压力对大坝的安全和稳定有着十分重要的影响。对-300m高的假想土石坝进行了二维固结有限元计算,分析了施工期和竣工后坝体内孔隙水压力的发生、发展与消散过程以及应力、应变的变化。并对产生的孔压大小与上坝土料特性之间的关系进行了简单的讨论。     

心墙堆石坝应力路径三维有限元分析

对某深厚覆盖层上心墙堆石坝进行了三维有限元应力应变计算,分析了堆石坝及地基在填筑期及蓄水期的应力路径变化特征。研究表明:无论是填筑期还是蓄水期,坝体及地基内的应力路径可近似为线性变化,大主应力与小主应力增量之比以及偏应力与球应力增量之比均基本保持常数;两个比值在填筑期与蓄水期不相同,且比值的大小还与该点的位置、所处材料区域环境有关。研究成果为进行土石坝相关试验提供了依据,同时也为进一步研究心墙堆石坝应力变形分析的本构模型提供了参考。     

岩石压剪裂纹水力劈裂分析及裂纹面方向计算

水力劈裂技术在岩土工程中应用越来越广泛,但自然界中的水力劈裂可能会引发地质灾害,因此,水力劈裂机理研究已成为岩土工程中的热点问题。通过利用断裂力学理论对水力劈裂时裂纹的扩展问题进行研究,推导了基于最大周向应力理论的裂纹起裂角及临界水压的计算公式,分析了压剪复合断裂时临界水压力与裂纹面方向之间的关系,在此基础上得出了压剪断裂时最易于发生水力劈裂的裂纹面位置。     

公路工程软土路基沉降有限元分析

文章采用比奥特固结有限元法,基于费尔哈斯特的非线性模型,对某高速公路软土路基的固结变形、孔隙水压力的变化与消散过程进行了有限元模拟,以期为类似软土工况下的公路施工提供参考。     

岩石压剪裂纹水力劈裂分析及裂纹面方向计算

水力劈裂技术在岩土工程中应用越来越广泛,但自然界中的水力劈裂可能会引发地质灾害,因此,水力劈裂机理研究已成为岩土工程中的热点问题。通过利用断裂力学理论对水力劈裂时裂纹的扩展问题进行研究,推导了基于最大周向应力理论的裂纹起裂角及临界水压的计算公式,分析了压剪复合断裂时临界水压力与裂纹面方向之间的关系,在此基础上得出了压剪断裂时最易于发生水力劈裂的裂纹面位置。     

基于Biot理论的沙井地基固结沉降分析

将非线性弹性本构关系(邓肯-张模型)引入Biot固结理论有限元程序,把砂井地基等效为砂墙,并模拟实际施工中分级加载过程,采用平面应变有限元方法对其固结沉降与超静孔隙水压力消散的规律进行研究。与实测结果的对比表明,平面有限元方法可较准确的预测沙井地基的固结沉降,并能有效模拟分级加载过程中地基沉降与超静孔隙水压力消散的规律。该方法对确定软土地基上的路堤施工进度和路面铺设时间都具有较高的应用价值。     

不同边界和初始条件下非饱和软土路基一维固结

为解决非饱和软土路基在长期荷载作用下的沉降问题,将Kelvin蠕变模型与Duncan非线性弹性模型串联为一个新的非线性黏弹性蠕变模型,来描述非饱和土路基的应力应变关系。结合孔隙水和孔隙气体的控制方程,推导出非饱和软土路基一维条件下的固结-蠕变耦合方程,可以求解非饱和土路基任意时间任意位置的孔隙水压力、孔隙气压力和沉降量,并考虑了长期荷载作用下路基的蠕变变形。结合工程实例对方程进行了验证,计算结果与实际工程有良好的吻合性。利用推导出的一维固结-蠕变耦合方程,对非饱和土固结的边界条件和初始孔隙水压力分布对其固结的影响进行讨论,发现其边界的排水条件对孔隙压力的消散速度有明显的影响,并且非饱和软土在固结过程中的孔隙压力并不一定是单调递减的,固结过程中可能出现负孔隙水压力。     

软基固结沉降规律理论研究

为研究软基路堤在固结过程中的节点位移、单元应力~应变和超孔隙压力变化规律,采用二维比奥固结理论,分三级加载。结果表明软土固结主要是由于受荷使土体中产生超孔隙压力,超孔隙压力使软基中的水体不断向低压力的区域渗透而排出地基,因此,软基路堤沉降变形与超孔隙压力的分布和消散方式密切相关。     

水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力特性

基于多孔介质弹性理论,运用ABAQUS有限元分析软件对水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力进行了数值模拟,计算了不同外部荷载和路面结构条件下的基层孔隙水压力分布规律。分析结果表明:在饱水状态下,基层孔隙水压力随面层厚度、面层模量、基层厚度与基层渗透系数的增大而减小,随基层模量的增大而增大,但面层和基层模量对孔隙水压力的影响不显著;孔隙水压力随交通荷载的增大而呈线性增大,在荷载相同时,荷载分布越密集,对基层孔隙水压力分布的影响越显著,加载模式只影响孔隙水压力的消散过程;孔隙水压力随行车速度的增大而增大,消散过程加快。     

排水固结法施工质量控制要点

排水固结法是基于土的固结原理而发展起来的一种软土地基处理方法,这种方法适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基,由排水系统和加压系统两部分共同组合而成。根据固结理论,饱和软黏土地基在荷载作用下,孔隙水压力升高,随着孔隙水压力消散,孔隙中的水被慢慢排出,孔隙体积慢慢地减小,地基发生固结变形,同时,有效应力逐渐提高,地基土的强     

坡积土边坡裂隙各向异性特征对雨水入渗过程的影响

采用有限元软件Geo-Slope中的SEEP/W模块分析了裂隙深度、渗透系数比、裂隙角度与裂隙数对雨水入渗过程的影响,结合非饱和渗流理论研究了裂隙渗流各向异性对边坡稳定性的影响。分析结果表明:降雨1、7 d时,1 m裂隙深度内最大孔隙水压力分别为9.69、9.70 kPa,雨水沿裂隙底部向下的入渗深度分别为0.5、1.5 m,裂隙内孔隙水压力随降雨的持续迅速增大,直至由负压力转变为正压力; 裂隙深度越大,裂隙内孔隙水压力越大,降雨停止时刻相应的入渗深度也越大,饱和区域的大小与裂隙深度正相关; 当渗透系数比为1时,裂隙范围内最大渗透系数为1.51×10-7 m?s-1,此时沿裂隙方向渗透系数小于降雨强度,降雨入渗过程受土体渗透系数控制,而当沿裂隙方向渗透系数大于降雨强度时,雨水入渗过程受降雨强度控制; 裂隙角度越小,在裂隙深度范围内的最大孔隙水压力越大,且出现正孔隙水压力的深度也越大,而边坡表层饱和区范围越小; 无裂隙存在时,降雨后边坡内部仍保持负压力状态,无饱和区存在,有裂隙存在时,雨水沿裂隙下渗并在边坡内部形成饱和正压力区,1～5条裂隙形成的饱和区面积分别为16.4、34.7、60.9、75.6、110.7 m2,饱和区面积与裂隙数呈乘幂关系,且随着裂隙数的增加,雨水对渗流场的影响范围与程度增大,长裂隙的集中分布是引起边坡内部大面积连通型饱和区出现与地下水位升高的直接原因。      

基于流-固耦合理论的病险土石坝渗流规律

土石坝病险问题主要是各种原因引起的渗漏。因此,研究病险土石坝加固技术首先必须分析土石坝渗流规律和渗透机理。基于多孔介质流-固耦合理论,在不考虑土体和水的压缩性以及孔隙率不变的假定下,利用FLAC3D数值分析软件,建立了土石坝二维模型,对2种病险土石坝模型的应力场、渗流场以及孔压进行了分析,总结得出了土石坝的渗流规律和土石坝渗漏机理,为土石坝加固技术提供了理论依据。     

饱和填土Rankine被动土压力计算

从理论上分析了饱和填土分别处于无渗流和稳定渗流状态时Rankine被动土压力的计算问题。对填土面无超载的情况,当填土中存在稳定渗流时,挡墙仅受被动土压力作用,其大小取填土饱和重度计算;当饱和填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,土压力取填土浮重度计算。对填土面作用均布荷载情况,当墙背为排水边界时,除荷载作用瞬间外,挡墙仅受被动土压力作用;当填土底面为排水边界时,只有当荷载在墙背引起的超静孔隙水应力完全消散后,挡墙才仅受被动土压力作用。在超静孔隙水应力完全消散前,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,其大小和分布随固结度的不同而异;当填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用。     

热力隧道在非降水施工中的力学特性监测

城市热力供水工程逐渐由近地层明挖向深地层暗挖转移,通过对北京市两个典型地质热力隧道的现场原位的监测,分析浅埋暗挖热力隧道在非降水施工过程中对于砂卵石地质和粉质黏土地质条件下的初支结构内力、围岩性状、水文特征的变化及对地层的影响.试验监测结果表明,隧道围岩的土压力分布不同,水压力分布相同,初衬钢筋内力分布不同,砂卵石地质条件下的隧道初衬受力情况较好,隧道开挖对地表沉降影响较小,研究结果可在开挖城市供热、供水及供气等小断面隧道时参考.     

饱和填土Rankine被动土压力计算

从理论上分析了饱和填土分别处于无渗流和稳定渗流状态时Rankine被动土压力的计算问题。对填土面无超载的情况,当填土中存在稳定渗流时,挡墙仅受被动土压力作用,其大小取填土饱和重度计算;当饱和填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,土压力取填土浮重度计算。对填土面作用均布荷载情况,当墙背为排水边界时,除荷载作用瞬间外,挡墙仅受被动土压力作用;当填土底面为排水边界时,只有当荷载在墙背引起的超静孔隙水应力完全消散后,挡墙才仅受被动土压力作用。在超静孔隙水应力完全消散前,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,其大小和分布随固结度的不同而异;当填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用。     

软土地基上加筋路堤有限元法分析

通过非线性有限元法研究了软基上土工织物加筋路堤实际工况下软基超静孔压消散、软土地基竖向变形和塑性区分布规律,同时分析了筋材应变及其水平向分布、未加筋与加筋路堤工后沉降历时曲线及其水平向分布规律,揭示了筋材协调土体变形,减小不均匀沉降,同时减小路堤工后沉降的作用机理。     

流砂地质层断桩的处理

采用粘土、碎石,利用冲击钻下冲过程中产生的横向挤压力,重新造壁,提高孔内水头压力稳定护壁,是处理断桩的有效办法.