软土地基静力触探机理分析

研究目的:静力触探是一种在铁路工程广泛应用的地质原位测试方法,现行研究中,往往仅采用数理统计方法建立触探参数与土体物理力学指标之间的相关回归公式,缺乏对触探机理的深入认识和对相应回归公式的验证。为此,本文采用数值模拟方法分析静力触探机理及土体物理力学参数变化对静力触探影响规律,并对静力触探结果与土体物理力学参数之间经验公式进行验证。研究结论:静力触探探头贯入过程中,大部分径向压缩发生在1～2倍探头直径范围内,探头端部最大径向应力发生在探头锥底面部位,切向应力大部分为拉应力。在相同触探速率下,随着地基土体不同应力比M值逐渐增大,地基土体竖向应力、剪应力、超孔隙水压力及比贯入阻力均逐渐增大;随着对数体积模量λ值增大,地基土体中径向应力、竖向应力逐渐增大,剪应力、超孔隙水压力及比贯入阻力逐渐降低。此外,数值模拟所得静力触探结果与《铁路工程地质原位测试规程》中相关经验公式符合性较好。     

扩孔器在深层静力触探中的应用研究

研究目的:为解决常规静力触探不易穿透硬层、测试深度较浅、不能满足勘察设计要求的难题,提出了深层静力触探的方法,并通过多年深入研究得以实现。在深层静力触探中,采用加设扩孔器的方法,即在特定位置加设特殊结构的扩孔器,是实现深层静力触探的关键技术之一。本文从扩孔器的设计思路提出、研发分析、试验检验等方面进行分析研究。研究结论:(1)结合静力触探影响测试深度问题分析和相关行业应用扩孔器的相关设计思路,提出在深层静力触探中应用扩孔器的方法;(2)综合理论分析、模型试验和数值模拟的研究成果,确定在探头后部30 cm处加设纺锤形扩孔器方案;(3)试验检验表明,应用扩孔器能起到增大孔径,减小探杆摩阻力,增加有效贯入力的作用;(4)通过对比试验,应用扩孔器后测试数据显示与常规静力触探数据基本一致,验证扩孔器研发方案对测试数据影响较小;(5)本文提出的在深层静力触探中应用扩孔器的方法,对拓展静力触探技术和研发相关设备具有一定的参考意义。     

水泥土渗透性及强度与冻胀性关系研究北大核心

为了揭示土中掺入水泥对冻胀特性的影响,本文对南京地区典型黏土和砂土掺入不同比例的水泥进行冻胀试验、变水头渗透试验和直接剪切试验。试验结果表明:水泥的掺入改变了土的力学性能,两种土质水泥土渗透系数均随水泥掺量的增加明显减小,内摩擦角和黏聚力均随水泥掺量增大而增大;冻胀率均随渗透系数减小而减小,随水泥土黏聚力和内摩擦角增大而减小;水泥的掺入可堵塞水分迁移的通道,从内部减弱水分迁移的动力,而且掺入水泥后改变了土体级配,增大土体强度,使土颗粒间结合力和抵抗土颗粒骨架变形能力增强,从而使最终冻胀率减小。     

水泥土渗透性及强度与冻胀性关系研究

为了揭示土中掺入水泥对冻胀特性的影响,本文对南京地区典型黏土和砂土掺入不同比例的水泥进行冻胀试验、变水头渗透试验和直接剪切试验.试验结果表明:水泥的掺入改变了土的力学性能,两种土质水泥土渗透系数均随水泥掺量的增加明显减小,内摩擦角和黏聚力均随水泥掺量增大而增大;冻胀率均随渗透系数减小而减小,随水泥土黏聚力和内摩擦角增大而减小;水泥的掺入可堵塞水分迁移的通道,从内部减弱水分迁移的动力,而且掺入水泥后改变了土体级配,增大土体强度,使土颗粒间结合力和抵抗土颗粒骨架变形能力增强,从而使最终冻胀率减小.     

基于静力触探测试技术的基础沉降计算

基于现有静力触探技术的基础沉降变形研究,考虑不同地层条件,建立直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法。该方法采用经验公式初步确定基础沉降计算深度,并通过应力比法验证;采用基于静力触探锥尖阻力的线性经验公式确定土体压缩模量;采用Schmertmann基底应变影响系数间接确定地基土体竖向应力,并规定刚性边界条件下基底应变影响系数为0。工程实例的计算表明:所建立的直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法的计算结果与实测值一致性好,物理意义明确,适用于各类地层条件,应用范围广;计算过程简单,仅需手算即可完成;计算过程所需参数仅需通过静力触探原位测试获取,无需钻探、取样及室内固结试验,可避免钻探取样对试样扰动大、试验结果难以反映土体原位物理力学性质、试验数量少、代表性不够及原状样取样不便等问题。     

天津地铁双桥静力触探评价土层液化分析研究

通过对天津地铁在建项目中的14个工点进行双桥静力触探、标准贯入试验和钻探取样综合试验,分析得出了锥尖阻力qc、摩阻比Rf与黏粒含量ρc之间的关系,提出了Rf与ρc的线性关系式,并采用双桥静力触探的方法对既有工点场地液化进行评价。     

旁压试验确定水平基床系数方法研究

研究目的:水平基床系数是地下工程设计的重要岩土工程参数,决定地下工程的经济性、安全性和可靠性。旁压试验是一种先进的原位测试技术,在岩土工程勘察中应用广泛。通过本文研究,拟建立旁压试验确定水平基床系数的方法,并通过对比试验研究建立旁压试验确定水平基床系数与静力触探贯入阻力的经验关系。研究结论:(1)本文建立的旁压试验确定水平基床系数方法考虑了基础尺寸的影响,试验结果与"梅纳法"和"日本法"较为接近;(2)规范经验值与本文建立的方法、"梅纳法"及"日本法"的试验结果相比显著偏小;(3)通过对试验数据进行统计分析,得出旁压试验确定水平基床系数与静力触探贯入阻力的经验关系式:黏性土,K_(h1)=12. 84p_s~(1. 61);砂性土,K_(h1)=6. 58q_c;(4)本研究成果可为地下工程勘察与设计提供借鉴或参考。     

玻璃钢夹砂管管土摩擦系数室内模型试验研究

通过顶管法室内模型试验,研究了玻璃钢夹砂管与回填中砂之间的摩擦系数。分析了埋深、管径和压实度对管土摩擦系数的影响。试验结果表明:(1)松砂条件下,管身摩阻力随顶进位移的增大呈线性增长,当顶进位移增大到2~3时,管身摩阻力达到峰值,最后趋于稳定;随着埋深的增大,摩擦系数逐渐增大,但增量逐渐变小,其值在0.26~0.28之间。(2)管径的变化基本上不会对玻璃钢管道与砂土之间的摩擦系数产生影响。在管径不变的情况下,随着埋深的增加,管身摩阻力也随之增加。(3)随着压实度的增大,摩擦系数也随之增大,压实度从75%增至95%时,摩擦系数从0.26增至0.32,说明压实度的变化对玻璃钢管道与砂土之间的摩擦系数的影响很大。     

静力触探在南广高速铁路工程地质勘察中的应用

通过对南(宁)广(州)高速铁路某标段工程地质勘察中进行的250余个静力触探原位测试结果进行分析及对比研究,总结出适合该地区的地层与静力触探比贯入阻力的对应关系,为利用静力触探划分地层提供了翔实可靠的工程经验;针对勘察过程中的遇到的实际问题探讨了静力触探数据采集易出现异常的类型和处理方法.     

高频振动打桩机理的试验研究

扼要评述高频振动沉桩机理,叙述在不同相对密度的饱和砂土中,通过小型模型试验研究模拟桩体贯入深度随激振频率(20~80 Hz)的变化规律。试验结果初步表明,增高振动频率可使饱和砂土液化加速,土阻力相应地快速减小,显著提高沉桩效率。     

静力触探试验数据管理和计算分析软件设计

为解决工程勘察中静力触探试验数据处理需频繁转换数据格式、数据利用不充分、内业工作量大等问题,基于Qt图形界面框架和Access数据库,采用C++语言开发了适用于现行各主要行业规范的静力触探试验数据管理和计算分析软件。该软件可实现对理正,港达,溧阳等单桥、双桥及三桥静力触探数据的自动识别及批量处理;其主要功能有:采用可视化图形界面划分地层并自动判定土类名称,根据用户所选各行业规范或自定义经验公式计算土体压缩模量、变形模量、桩侧摩阻力、地基基本承载力等岩土特征参数及单桩极限承载力,批量生成静力触探柱状图、各类数据表。工程应用实践表明,该软件可提高静力触探内业工作质量和效率,实现静力触探成果资料的标准化。     

地震荷载下土体应力分析与挡土墙土压力计算分析

地震荷载作用下,按现有规范采用拟静力法设计的挡土墙仍发生了各种破坏。为探索地震荷载下土中应力分布对于岩土抗震工程的作用,合理地进行挡土墙抗震设计,采用拟静力法对地震荷载进行描述,根据弹性力学理论并假设问题满足平面应变的条件下,推导地震荷载下土体主应力的大小和方向的计算公式。通过对该点Mohr应力圆的分析,给出挡土墙动土压力大小与土体裂缝深度计算方法。研究结论:(1)地震主动和被动土压力系数均随着内摩擦角的增大而增大;(2)黏聚力对地震主动土压力系数的大小无影响,对地震被动土压力系数的影响较小;(3)土体裂缝深度随内摩擦角和黏聚力的增加而增大。     

下穿砂土地层掌子面盾构推力大小的极限分析

研究目的:确定掌子面推力大小是保障周边土体稳定的重要前提,在下穿既有隧道工程中更为关键。基于极限平衡法和筒仓理论,考虑既有隧道的荷载作用,推导砂土地层中下穿既有隧道工况下掌子面盾构推力计算公式,通过数值模拟和实际工程验证公式的正确性。在此基础上讨论考虑既有线和不考虑既有线两种计算方式的适用性,最后分析土体内摩擦角、两线距离及覆土厚度等参数对掌子面极限推力的影响。研究结论:(1)筒仓理论适用于下穿既有线工程掌子面极限推力计算,推导所得公式计算结果更精确;(2)砂土地层中盾构下穿既有隧道时,掌子面盾构极限推力随着与既有隧道间距、覆土厚度增加而增大,随着土体内摩擦角增大而减小;(3)本研究成果为新建隧道盾构安全下穿既有隧道工程提供理论参考。     

地基土压缩模量与贯入阻力之间的关系初探

通过对室内固结试验取得的压缩模量Es和现场静力触探取得的贯入阻力Ps的对比分析，发现两者之间存在强相关关系。这两种数据起到相互印证的作用。基本数据的比较准确，为评估路基工后沉降和地基承载力，提供了一个可靠的基础。     

原位测试技术在空客A320总装线项目勘察中的应用

研究目的:目前在我国大部分平原地区岩土勘察中采用的常规触探设备对于比贯入阻力40 ～50 MPa的硬土层很难穿透,孔深仅能达到25 ～40 m,触探深度已经不能满足现阶段的高层、高速铁路及高速公路等工程勘察需要,这个问题已引起岩土工程界的普遍重视.研究结论:(1)采用双桥静力触探、三桥旋转触探、钻探取样、平板载荷试验、剪切波测试等多种原位测试手段,其中所采用的三桥旋转触探技术是一种全新的深层原位测试方法,在本场地触探深度达到了60 m,有效解决了常规的静力触探孔不能穿透硬层、测试深度不足的问题;(2)通过采用对比分析和相互验证的方法,查明了场地范围内地基土时代成因、岩性特征及其分布规律;(3)达到了提高勘探质量、缩短勘测周期和降低成本的目的,为工程设计提供了可靠的设计参数及切实可行的地基基础设计建议.     

原位测试在地铁勘察岩土参数求取中的应用

以太原地铁2号线为例,运用标准贯入、静力触探、旁压、扁铲侧胀、十字板剪切等多种原位测试方法,求取岩土体的静止侧压力系数、基床系数、地基土承载力、变形模量等岩土力学参数,结合室内试验成果及规范和经验值,综合确定岩土参数建议值。     

高频振动打桩机理的试验研究

文章对既有高频振动沉桩机理做了扼要评述,并在不同相对密实度的饱和砂土中,通过小型模型试验研究了模拟桩体贯入深度随激振频率(20~80 Hz)的变化规律。初步结果表明,增高振动频率可使饱和砂土液化加速,土阻力相应地快速减小,从而使沉桩效率得以显著提高。     

客货共线铁路路基基床底层承载力分析

在客货共线铁路路基设计中,经常遇到填土高度小于路基基床厚度的低路堤、挖方路堑,现行设计规范规定了基床底层范围内的天然地基静力触探比贯入阻力、天然地基基本承载力两项判定指标,如不满足该两项标准,就应进行换填、改良或加固处理。很多设计者在使用该标准时提出了疑问,本文旨在对此问题进行分析落实。通过计算Ⅰ、Ⅱ级铁路不同设计速度对应的动荷载和轨枕底部应力,采用布辛尼斯克公式算出了基床底层顶面及其以下不同深度处的应力,并根据动强度与静强度的关系确定出了基床底层的基本承载力新标准值,建议设计规范采用该新值后取消静力触探比贯入阻力指标。     

低温环境下常规阻力扣件纵向阻力变化规律

研究目的:目前,扣件在低温环境下的纵向力学性能鲜有研究。基于此,本文在冬季低温条件下进行WJ-8型常规阻力扣件不同扭矩以及竖向荷载下扣件纵向阻力与位移试验,从而得到扣件纵向阻力与扭矩和竖向荷载之间的关系。研究结论:(1) WJ-8型常规阻力扣件在冬季低温环境下,扭矩及竖向荷载对扣件纵向阻力均有影响,且竖向荷载作用的影响较扭矩更为明显;(2)不同扭矩下扣件的纵向滑移阻力与竖向荷载基本呈线性关系,不同竖向荷载下扣件的纵向滑移阻力与扭矩也基本呈线性关系;(3)有载和无载状况下,扣件系统的滑移摩擦系数变化较大,无载状况下扣件的滑移摩擦系数为0. 47,竖向荷载60 kN作用时达到了0. 52,常规阻力扣件在同一竖向荷载作用下,滑移摩擦系数随扭矩的增大而减小,有载状况下随竖向荷载的增大逐渐趋于稳定;(4)本研究成果对验证和完善无缝线路扣件纵向阻力取值计算理论具有参考价值。     

肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土特性试验与边坡防护研究

本文通过室内膨胀率试验和剪切试验,探究了肯尼亚蒙巴萨地区重塑膨胀土的膨胀特性和抗剪强度特性,分析了初始含水率、初始干密度及干湿循环效应对其特性的影响,并提出针对该地区膨胀土边坡防护工程的相关建议。研究表明:(1)随膨胀土初始干密度的增加,膨胀率呈线性关系增大,黏聚力呈指数关系增大;(2)随膨胀土初始含水率的增加,膨胀率呈分段线性关系降低,黏聚力和内摩擦角呈线性关系降低;(3)干湿循环效应使得土体黏聚力出现大幅度的衰减。