不同干密度条件下的地基土非线性蠕变特性及力学模型研究*

密实度影响港口地基工程的长期稳定性。为研究不同干密度条件下的地基土非线性蠕变特性，开展地基土固结排水三轴压缩蠕变试验。结果表明：1）随着干密度的减小，抽气饱和后土体含水率越高，轴向应变越大，蠕变行为更为显著。2）土体长期强度随着干密度的增大而递增，干密度增加抑制蠕变发展。3）地基土等时偏应力-应变曲线在低应力水平下表现出线性特征，较高应力水平下表现出非线性特征。基于试验成果，通过研究黏弹性模量与干密度以及荷载时间之间的关系，定义考虑不同干密度的黏弹性模量，基于分数阶微积分理论构建分数阶黏塑性体，从而得到新的不同干密度下的土体非线性蠕变力学模型。给出参数求解方法，验证所建模型可行性和合理性。分析瞬时弹性模量与干密度的经验关系，给出了类似粉质黏土地基土的模型参数建议取值区间。研究成果为粉质黏土地基土蠕变特性研究及港口地基工程长期稳定性分析提供一定参考。     

复合地基区岩溶土洞的稳定性分析与加固技术

土洞塌陷和变形是威胁覆盖型岩溶区建筑物安全和正常使用的典型地质灾害,高速铁路因沉降标准高,对覆盖土层多采用了CFG桩、旋喷桩、搅拌桩等复合地基加固,对土洞的形成及发展起到了相当大的抑制作用。文中研究分析了复合地基加固条件下的土洞稳定性,以及土洞塌陷至路基基底时对垫层网结构的变形与拉力变化情况。提出了根据岩溶地基土洞塌陷的可能性进行分区,结合理论计算成果,合理确定岩溶地基加固措施的有关建议。     

基于Terzaghi极限承载力理论的PLT边载效应分析

浅层平板载荷试验(PLT)广泛应用于土木工程中浅部地基土层承载力的评定,试验过程中承压板周围覆土边载有可能对地基承载力评定造成影响。基于极限平衡理论,推导出广义边载分布条件下Terzaghi极限承载力公式,通过调整浅层平板载荷试验(PLT)承压板周围边载的范围和大小,分别针对砂土和黏性土地基,分析边载效应对地基极限承载力的影响大小和变化规律。结合工程实例,指出在工程应用中最终边载效应对处理后地基土的影响程度须结合PLT试验过程中土体最终达到的应力状态做出综合判断。     

非饱和黏性地基土的土-水特征曲线试验及模拟

内地港口地基土在地下径流和降雨入渗作用下,多为非饱和土,其土-水特性影响港口地基稳定性。以安徽淮北港非饱和黏性地基土为研究对象,开展不同初始含水率、初始干密度、竖向应力以及干湿循环次数下的土-水特征曲线(SWCC)试验。研究发现:初始干密度和竖向应力对非饱和黏性地基土SWCC的影响相似,对进气值、初气值、脱湿速率、吸湿速率和残余饱和度影响较大;初始含水率对土体脱湿、吸湿速率影响较小,随着初始含水率的提升,进气值、吸气值、残余饱和度递增;随着干湿循环作用的增强,进气值和出气值的衰减逐渐削弱。结合地基土土-水特性,修正几种常用的SWCC模型,模拟不同工况下的SWCC,通过评分的方式得到适用于淮北港非饱和黏性地基土的推荐模型。研究成果可为不同工况下非饱和黏性地基土的土-水特性及港口地基稳定性研究提供参考。     

自升式平台插桩物理模型实验及分析

研究自升式平台插桩过程的土体运动滑移以及土体变形规律,对合理评价自升式平台桩腿及桩靴的稳定性有重要的意义。以自升式平台插拔桩为工程背景,基于自主研发的＂流固土多项耦合六自由度单双向静动态加载仪＂,对砂性土海床进行比尺实验,利用物理手段研究平台插桩过程中土体与桩靴耦合作用机理。实验中给出了海床插桩入泥深度与地基承载力的曲线,并且推导出砂土力学性质随桩靴深度变化公式。实验的破坏特征与海洋砂土地基实际破坏一致,说明了模型试验的正确性,同时也为层状穿刺试验提供了实验基础。     

真空预压中地下水位变化的研究

分析真空预压中地下水位变化的研究现状,指出目前研究存在的问题。在土水势概念的基础上,以工程应用为目的,定义了地下水位。从真空预压加固地基的机理出发,分析了不同水流边界和不同渗透性的地基土在真空预压处理中地下水位变化的可能情况。通过分析指出,真空预压过程中,地下水位不可能下降,地下水位不变和上升是可能的;认为真空预压兼有降水预压的双重效果是不合理的。在此基础上进一步总结了真空预压法的加固机理。最后探讨了真空预压中地下水位的量测方法。     

土的抗剪强度及其在工程勘察中的应用

国内外大量的工程建设和实践数据表明土体在应力作用下的破裂破坏表现形式大多数为剪切破坏的形式。土的剪切试验在世界上各种工程建设和工程实践中都有着极为重要的作用和地位,同时在建设和实践中有着广泛的使用。大部分情况下我们主要采用剪切试验这种方法来测出工程所需求的土体关键力学性质指标粘聚力和内摩擦角。其对于计算地基土层的承载力值以及评价地基稳定性情况在实际中都有很广泛的运用。在工程建设和应用中通常针对各类工程的特点及设计需求选取恰当的剪切试验类型测定抗剪强度参数。     

真空预压相关问题及发展趋势

根据真空预压机理从理论上探讨了真空预压时地下水位的变化情况,提出了量测真空预压工程中地下水位的新方法,分析了真空预压的有效加固深度,评价了真空预压过程中土体侧向位移对边界地基强度的影响,并提出了具体的防护措施。在分析真空预压技术特点的基础上预测了真空预压技术的应用前景。     

深水板桩码头变形计算方法

板桩码头变形计算的常规方法为竖向弹性地基梁法,由于该方法未考虑土体的非线性及土体的历史应力状态等因素,其变形计算结果往往存在较大偏差。特别是对于深水板桩码头,加卸载引起的土体刚度变化不可忽略,计算时应充分考虑该因素的影响。通过数值模拟方法,采用摩尔-库伦模型、硬化土模型、小应变硬化土模型等3种土体本构模型,计算广州南沙某深水钢管板桩码头的变形,并与实测数据进行对比。结果表明小应变硬化土模型计算精度较高,可供类似工程参考。     

真空预压法处理滨海软土加固效果分析

结合工程实例分析了真空预压加固软土地基的机理和加固效果,由现场检测真空度、地下水位和室内试验数据分析了真空预压法的有效加固深度,通过室内试验对加固前后地基土体工程性质的变化做了定量分析。     

施工期边坡稳定性分析中适用的强度

对目前施工期边坡稳定分析中通常采用的抗剪强度进行分析,施工期的地基土强度除应考虑施工过程的填土对地基的固结作用外,还应考虑施工期间地基土在自重条件下的固结作用,并建议采用分别考虑填土重力和地基土自重力的固结度所计算的强度。另外,采用垂直附加应力计算强度时,不符合稳定性分析的应力状态应是极限应力状态的极限状态设计原则,采用土条重力计算强度更为合理。     

波浪力作用下半圆体结构地基应力分析研究

长江口深水航道治理二期工程半圆体结构发生不同程度的沉陷,损坏的主要原因是由于在波浪动荷载作用下,地基土强度弱化以至破坏,但对波浪动荷载对软土地基弱化的机理和地基土中动静应力的关系没有充分认识和研究.文章试通过对工程现状和破坏形态的分析,从波浪作用下地基应力分布和动静应力的关系,结合土体动三轴试验,探索波浪动荷载对软土地基弱化的机理和判定结构破坏的标准.     

软土地基进行塑料排水板堆载预压施工监测分析

以古雷填海造地工程软土地基处理为背景,对塑料排水板堆载预压处理软土地基过程中的地表沉降、孔隙水压力、深层位移等监测数据进行分析。研究结果表明:地表沉降具有明显的时空效应且位于监测中心区沉降值最大;孔隙水压、水位差与地表沉降密切相关,反应土体周围的沉降状态;深层水平位移变化速率与分层沉降密切相关,体现土体固结程度。     

真空联合堆载加固软基的抗滑稳定性模型与应用

从应力状态入手分析真空联合堆载加固软基的特点和机理,在此基础上建立在真空联合堆载条件下计算地基稳定性的数学模型,并提出抽真空作用下真空度衰减公式和土体抗剪强度增量的计算公式,并应用于某真空联合堆载试验段的稳定性分析中。     

陀螺桩地基土体应力分布有限元分析

陀螺桩是一种新型的地基基础形式,本文以天津地区典型地基为例,运用有限元方法计算了三种不同基础下的土体应力分布和地基表面沉降。通过比较分析,认为陀螺桩基础能够改善地基土体附加应力的分布,使其更加均匀,并增加应力扩散,从而有效地减少地基沉降,提高地基承载力。     

加筋及灌浆联合处理软土地基的应用和分析

提出了采用“土工合成材料加筋 路基注浆 桩支撑”系统的复合地基,并运用于软土地基上路基加宽。结合弹塑性有限元程序,分析比较了路堤在加桩和不加桩情况下的沉降大小、不均匀沉降以及土体中的应力水平;特别是,桩-土相互作用的计算分析与实测资料的分析比较。得出了一些相关结论,从而为工程实践提供了一定的理论依据。     

干坞开挖状态下基底承载特性研究

天津滨海新区中央大道海河沉管隧道的沉管管段需要在干坞内预制完成,干坞内土体在卸荷状态下的承载与变形特性将发生变化,影响干坞基底承载力。根据干坞开挖的卸荷应力路径,通过室内试验,对卸荷状态下干坞基底土承载与变形特性进行试验研究。得出了不同深度土层卸荷后强度的变化情况,同时对卸荷影响深度进行了试验研究。由于开挖对不同土层不同深度土体强度影响不同,很难用传统的极限承载力公式计算基底承载力,根据试验得出的卸荷后土体强度指标,对干坞基底承载和变形特性进行了有限元计算,根据计算结果确定干坞基底在沉管管段荷载作用下的稳定性和安全系数,为以后的干坞设计提供依据。     

基于ANSYS模拟潜坐结构吸附力

基于ANSYS软件分析结构物提升过程中淤泥质海床对结构物的吸附力,模拟结构物在提升力作用下土中的应力应变情况。结合ANSYS中的接触分析、单元生死,以及DP材料来模拟土体,分析确定极限吸附力的大小,并与理论公式计算结果进行比较;分析结构物周围土体在提升力作用下位移场分布变化及结构物与土体相互作用时的复杂应力状态。     

许昌热电厂工程CFG桩原体试验的分析研究

原体试验是检验地基处理方法对场地条件的适应性及实际效果、优化桩设计重要手段。通过对试桩的桩身完整性、单桩承载力、桩体试块强度、桩间土承载力、复合地基承载力等多项试验分析,比对了地基处理前后地基土工程指标变化、承载力理论计算值与实际测试结果差异;研究了复合地基桩土应力变化;验证了地基处理方案的可行性,为工程桩优化设计提供了依据。     

复合地基桩土应力比因素的分析

对于复合地基来说,地基承载力的确定至关重要,它是设计复合地基时必须考虑的一个重要因素。桩土应力比影响因素很多,而且是反应复合地基中工作状态的非常复杂的一个重要参数,本文分析了影响桩土应力比的众多因素,结果表明:桩土应力比随桩长、桩间距、软土层厚度及垫层弹性模量的提高而提高。这不论是对复合地基承载力传递性状的分析研究,还是对工程实践,都是非常有意义的,并可为工程实际提供理论参考。