软粘土强度变化对防波堤稳定性影响分析

在地基软弱的离岸区域建造新港区,建筑物的失稳和破坏很大程度上与地基土体的承载能力有关。实际工程中,在软粘土地基上建造港工结构物大多会通过打设塑料排水板等对软土地基进行加固,如何科学的考虑软粘土地基抗剪强度的提升,最大限度的利用软粘土地基的承载能力,获得更为经济有效的工程设计施工方案,将是我国防波堤建设需要面对的重要研究课题之一。文章根据室内静三轴试验数据,研究不同荷载作用下软粘土强度变化规律,采用ABAQUS提供的接口对数值模型的土体材料属性进行二次开发,并结合实际工程,分析考虑软粘土强度变化后对沉箱式防波堤极限承载力的影响,计算结果表明:在竖向荷载作用下,由于软粘土抗剪强度的提升,防波堤安全系数提高了1.1,防波堤更加稳定安全;在水平波浪荷载作用下,结构的失稳主要受护肩和基床承载特性的影响,强度指标的提升对防波堤失稳影响较小。     

层状土地基条件下具桩靴自升式钻井船插桩深度分析研究

应用有限元数值模拟方法,研究了自升式钻井船的桩靴在复杂层状地基土中贯入一定深度时的地层响应情况,取得了桩靴贯入过程中地基土破坏形式、荷载影响深度、不同承载力计算方法的适用性等多方面认识。在上硬下软及上软下硬的层状土中,所有公式的计算结果无论在数值还是趋势方面都与有限元模拟成果相差较大,这主要是由于单一的公式未考虑到插桩荷载影响深度内下伏不同地层对总承载力的贡献。有限元模拟成果显示,在3. 0B深度范围插桩荷载影响较大;桩靴自上覆硬土层贯入软土层时,会有一定厚度的硬土被压入到软土层,且厚度随插入深度变化,导致出现地层结构的动态重分布。根据层状地层中有限元模拟成果,提出了考虑到3. 0B深度范围所有地层的强度贡献、并考虑地层结构动态重分布的桩靴下地基土极限承载力计算方法,其计算结果与有限元模拟成果最为接近。工程实例计算表明,得出的计算结果以及有限元模拟结果都与实际插桩深度较为接近。     

软黏土上覆硬土层极限承载力室内模型试验研究*

对双层地基室内模型试验分析,研究了软黏土上覆硬土层厚度变化和水灰比变化对上覆硬土层软土地基的极限承载力的影响。水灰比的增加对增大其极限承载力效果显著,而厚度的增加对提高双层地基极限承载力效果不显著。对双层地基的极限承载力进行了分析,提出了极限承载力的修正公式,并把计算值与试验值做了对比分析。     

基于DPDM 技术的室内双层地基承载试验及变形场分析*

通过室内双层地基模型试验,研究上部硬土层在不同强度和厚度条件下的双层地基承载性能,并拍摄数码图像分析了双层地基的变形场。分析荷载p-基础沉降s 曲线,双层地基极限承载力随上部硬土层强度和厚度的增大而增加,双层地基极限承载力下对应的基础垂直位移随上部硬土层强度和厚度的增加而降低;当模型试验中的上部硬土层的水灰比为10%、厚度为30 mm,以及上部硬土层的水灰比为20%、厚度为60 mm 时,后者的极限承载力是前者的3.01 倍,后者的极限承载力下对应的基础沉降是前者的基础沉降的0.11 倍。利用数字照相变形量测DPDM (The digital photogrammetry fordeformation measurement) 技术对双层地基变形的数码图像进行变形场分析,通过网格图的变形分析,土体的初始变形出现在下部软土层中,随着荷载的增大,网格的变形区域逐渐向上部的硬土层及软土层下部发展,同时在水平方向扩展;双层地基破坏模式为上部硬土层的锥台型整体剪切和下部软土层冲剪的综合型破坏形式。对上部硬土层的强度、厚度的优选设计可大幅度提高软土地基处理的效能。     

饱和软粘土地基沉降速率的计算方法

为了探讨饱和软粘土地基沉降速率的计算方法,根据饱和软粘土应变固结度与应力固结度的近似关系,推导出地基沉降速率的计算公式,提出了饱和软粘土地基沉降速率的计算方法,所得结果与工程实测数值相符。结果表明:软土层超固结比对计算结果有较大影响,计算时应根据地质资料及地区经验合理选择各土层超固结比。     

十字板强度推算的抗剪强度指标在箱简型基础设计计算中的应用

新型箱筒型防波堤基础稳定性计算与抗剪强度指标的取值密切相关。在天津港地区,上覆较厚的软粘土层,处于欠固结状态,含水率高,承载力低。在施工期稳定性分析中,目前以十字板强度在工程中应用最广泛,但十字板强度实际上是土体各滑动面的抗剪强度的小值,单一的十字板强度指标无法估算新型箱筒型基础的地基土压力及承载力等。基于十字板强度随深度线性分布的规律及摩尔-库伦抗剪强度原理,结合收集的大量十字板强度实测数据,通过回归统计分析推算出地基土的2个抗剪强度指标,可应用于新型箱筒型基础稳定性和承载力的计算。该方法具有一般性,还可用于软粘土土坡稳定分析。     

离岸深水全直桩码头竖向承载特性有限元数值模拟

建立结构-地基相互作用三维弹塑性有限元模型,分析软土地基上离岸深水全直桩码头竖向承载特性与失稳模式。通过研究得出,竖向荷载作用下,该结构竖向承载特性及失稳模式与土体强度密切相关。当地基较软时,结构竖向极限承载力由地基土体强度决定;当地基较硬时,结构竖向极限承载力由桩身及土体强度共同控制。为此,在进行该类结构设计时,应充分考虑软土地基软化效应等可能降低土体强度的不利因素对结构竖向承载特性及失稳模式的影响。     

箱筒型基础承载力研究

软土由于具有含水量高、压缩性大、抗剪强度低等特点,使得在其上修建建筑物时承载力往往得不到满足.对此,可从结构自身出发,充分利用土体与结构物的相互作用,进而达到提高承载力的目的.首先进行了室内试验,通过试验实测沉降曲线与有限元模拟的沉降曲线的对比分析,得出了选用Plaxis中的Hardening-Soi1模型模拟箱筒型结构在软土地基上作用的合理性.然后,分别就该结构处于单层土体和多层土体上的承载力问题进行了研究,并主要探讨了极限承载力随结构形式、结构尺寸、土体参数以及土层厚度变化的规律,从而提出了单层土体上方形结构、圆形结构和条形结构的极限承载力修正公式.最后,利用有限元对天津港防波堤延伸工程中的箱筒型防波堤进行了承载力验算.     

饱和软黏土中吸力锚的承载能力数值分析*

利用大型通用有限元软件ABAQUS,基于总应力分析法,建立了饱和软黏土中吸力锚的三维有限元数值模型,通过与物理模型试验对比,验证了数值模型的正确性.计算分析了吸力锚的水平承载力特性及其破坏模式、最优系缆深度上的倾斜承载力包络图.通过对有限元结果进行拟合分析,提出了吸力锚承载能力的简化计算公式,公式中考虑了长径比、加载角度和土体不排水抗剪强度的影响.     

十字板强度推算的抗剪强度指标在箱筒型基础设计计算中的应用

新型箱筒型防波堤基础稳定性计算与抗剪强度指标的取值密切相关。在天津港地区，上覆较厚的软粘土层，处于欠固结状态，含水率高，承载力低。在施工期稳定性分析中，目前以十字板强度在工程中应用最广泛，但十字板强度实际上是土体各滑动面的抗剪强度的小值，单一的十字板强度指标无法估算新型箱筒型基础的地基土压力及承载力等。基于十字板强度随深度线性分布的规律及摩尔-库伦抗剪强度原理，结合收集的大量十字板强度实测数据，通过回归统计分析推算出地基土的2个抗剪强度指标，可应用于新型箱筒型基础稳定性和承载力的计算。该方法具有一般性，还可用于软粘土土坡稳定分析。