高铁站场PHC桩和CFG桩复合地基工程力学特性分析

对高铁站场咽喉区深厚软土大面积堆载预压下复合地基的工程力学与变形特性开展现场试验研究,分析不同位置和深度的超孔隙水压力、沉降变形以及桩土应力等参数随时间和填土高度的变化规律。研究结果表明：1）高铁站场咽喉区复合地基内的超孔隙水压力随着荷载增加而增大,达到峰值后,随时间延长而逐渐消散,其变化略滞后于荷载的变化;超孔隙水压力的最大值出现在下卧层上部,此处附加应力也较大;在下卧层中,随着深度增加,超孔隙水压力逐渐减小。2）高铁站场咽喉区复合地基由路堤中心向外,桩应力、桩间土应力及桩土应力比总体呈减小趋势。在路堤填筑和预压中,站场咽喉区复合地基桩间土应力向桩传递,桩间土应力逐渐减少,桩顶应力逐渐增大,并逐渐趋于稳定。     

路堤下带帽控沉疏桩复合地基固结性状数值模拟

采用比奥固结平面有限元方法,分析研究了新建高速公路路堤填土过程中带帽控沉疏桩复合地基地表面沉降、竖向位移和侧向位移的变形特征,同时分析了超孔隙水压力产生与消散的变化规律.在复合地基加固区内存在等沉面现象,带帽控沉疏桩复合地基可以增强软土地基的稳定性.研究成果能为其理论研究、工程施工和设计提供有益的指导.     

强夯联合井点降水加固粉土地基现场试验

为解决强夯加固黄河冲积平原区粉土地基时超孔隙水压力增长快消散慢、起锤困难及土壤严重液化等问题,提出采用强夯联合井点降水加固技术,以加快超孔隙水压力消散和土体固结.在济东高速公路粉土地基段进行了现场试验研究,采用了4种不同夯击能,观测、分析强夯过程中超孔隙水压力的变化规律和地面变形等,得出以下结论:选择1 500 kN·m单击夯击能更经济合理,其单位面积夯击能引起的地面沉降最大,有效加固深度亦最大;连续进行单点夯击时,表层土发生液化的可能性要大于深层土,临界深度约4m;夯后超孔隙水压力消散速率非常快,24 h后超孔隙水压力基本消散,且深度越浅超孔隙水压力消散越明显,井点降水能大幅缩短强夯的时间间隔,缩短工期.     

盾构隧道开挖引起地表固结沉降的数值模拟

ANSYS12.0中的Cpt215单元在Solid45单元的基础上,加入了节点水压自由度,使得土体渗透问题可以脱离传统的热量传递问题直接进行数值模拟。Biot从连续介质的基本方程出发,推导出了能准确反映孔隙水压力消散与土体骨架变形相互关系的三维固结方程。基于Biot三维固结理论,利用ANSYS12.0的CPT215单元,对盾构隧道开挖引起的超孔隙水压力的消散过程进行数值模拟,并研究由于超孔隙水压力消散引起的地表固结沉降。基于上海地铁2号线的开挖,将数值模拟的结果与实际监测到的规律进行比较(包括超孔隙水压力的消散过程和地表固结沉降历程),对超孔隙水压力区域数值、消散过程、地表固结沉降历程等进行分析。     

饱和软基沉降的有限元研究

软粘土孔隙比大、渗透率低、压缩性和含水量高,这种特性决定了他的变形沉降受到包括应力历史、应力路径、固结压力、软土特性等诸多因素的影响。应用有限元数值方法,研究了软粘土地基在填土过程中的沉降以及超静孔隙水压力的消散的动态过程。     

京沪高速铁路强夯碎石墩加固软弱黏土地基

通过强夯碎石墩施工过程中夯坑变形观察和超孔隙水压力测试，对京沪高速铁路枣庄一段路基4．4m～8．3m厚软弱黏土地基的加固效果进行了分析研究。结果表明，在强夯碎石墩施工的冲击作用下，土层内产生了较大的超孔隙水压力，但1天内能消散95％。在强夯碎石墩的动力固结和动力置换作用下，软弱地基得到了有效加固。     

桩周土再固结分析

对单桩引起的超孔隙水压力及其消散过程做了分析研究。本文在现有桩周土固结理论基础上进行改进,结合桩周弹性区的超孔隙水压力公式,推导并获得了单桩引起的超孔隙水压力的数值解,并与文献解做了对比。     

预制桩沉桩过程超孔隙水压力变化规律分析与研究

根据控制沉降设计理论,采用疏化桩间距的方法,在某高速公路深厚软基处理中设计并使用了带帽PTC管桩。本文探讨了PTC管桩在高速公路深厚软土地基处理中的适用性,介绍了PTC管桩的施工工艺及技术要求,现场监测了PTC管桩静压桩施工过程中产生的超孔隙水压力,并对监测数据进行了分析。为避免静压桩过程产生超孔隙水压力对周围环境的不良影响,提出了消除超孔隙水压力的一些措施,同时应用辩证观点,分析了可利用超孔隙水压力消散的有利条件,达到深厚软基二次固结处理的目的。     

深厚软土未打穿砂井超载预压地基孔隙水压力消散规律分析

针对深厚软土未打穿砂井地基，考虑了井阻、涂抹及土体结构损伤破坏对固结的影响，将砂井区三维固结向一维固结等效转化的计算方法作了改进；给出了单面排水多级等速加、卸载条件下双层地基的超静孔隙水压力计算公式；将砂井区连同下卧层连在一起作为双层基地，分析了某机场跑道砂井超载预压地基的孔隙水压力消散规律。     

分层真空预压提高吹填土地基固结效率的模型试验研究

采用真空预压法处理吹填土地基是目前较为常见的一种方法,由于吹填土地基吹填厚度较大、真空度向下传递过程中衰减较快、孔隙水压力消散过慢等原因,导致地基深部位置的土体固结效果差、预压工期较长、施工成本较高等问题出现。针对以上问题,结合吹填土地基施工的特殊性,对分层真空预压进行探讨。通过建立相关室内模型试验,对比了分层真空预压与普通真空预压在土体沉降速率、真空度的传递衰减、土体的抗剪强度等参数,进而探究了分层真空预压对吹填土地基进行处理的效果,并且分析了影响处理效果的因素。     

真空降水-低能强夯联合加固粉土地基的研究

强夯法已在众多工程领域中得到广泛应用,但在处理黄泛区的粉土地基时,由于地下水位较高,存在易液化、固结慢等缺点,效果不理想。文中结合工程实例,提出真空降水-低能强夯联合加固技术,并采用动力有限元程序ABAQUAS/Explicit建立了三维计算模型,进行了动力固结数值模拟,得到了不同处理技术的孔隙水压力消散和变形规律,揭示了其加固机理。研究表明,该技术可加快超孔隙水压力消散速度,提高加固效果,有效减少差异沉降变形。     

施工期软土地基路堤填筑速率控制

结合湖南岳阳城陵矶港区进港路工程,通过对现场孔隙水压力、地表沉降、边桩隆起量的监测以及监测数据整理分析,得出在洞庭湖软土区通过深层最大侧向位移速率来控制填土速率偏于不安全、而用地表沉降速率和综合孔压系数两个指标来控制填土速率则较为可靠的结论。当地表沉降速率达到10 mm/d、孔隙水压力出现急剧变化时应马上停止填土,加强观测,给予地基一定的固结时间。     

真空降水及低能量强夯法加固中孔压变化研究

真空降水联合低能量强夯是一种新型的吹填土地基加固处理方法。利用数值计算和现场实时监测,判定强夯激发的超孔隙水压力的消散情况,以评价真空降水的效果以及调整强夯施工的间歇期参数,结果表明:降水的效果和每遍强夯的控制间歇期是保证地基处理效果的关键。     

盾构隧道施工引起的超孔隙水压力规律研究

本文首先对现场实测盾构隧道施工引起的孔隙水压力值进行了分析研究，总结出超孔隙水压力产生和消散的规律。其后，本文建立了能够模拟盾构隧道动态掘进的三维弹塑性固结有限元模型。采用改模型，对单条盾构隧道施工引起的超孔隙水产生和消散规律以及土体固结沉降规律进行了充分研究，其结论与现场实测规律一致，也证明了本文所建立的盾构隧道三维弹塑性固结耦合有限元模型的适用性；另外，也总结出了近间距盾构隧道在淤泥质粘土和粉质粘土中的合理开挖面间距。通过对近间距盾构开挖问题进行模拟，揭示了后建盾构推进引起的超孔隙水压力场，以及由此产生土体固结沉降的空间不对称性。     

强夯法处理黄泛区粉土地基试验研究

针对黄泛区上部粉质黏土、下部粉砂的不良地基条件,通过现场试验,监测夯击过程中超孔隙水压力在不同深度土层中的增长与消散规律,计算了有效加固范围和有效加固系数,提出了确定夯坑间距、强夯间歇时间、单点夯击次数的方法。利用分层总和法计算了桥头高填土总沉降,分析了加固效果,论证了该地区强夯加固技术的可行性和有效性。     

路基沉降与稳定性的同步计算分析

基于Biot固结理论和强度折减思想,利用快速拉格朗日差分法,对高速公路路基沉降和稳定性进行实时同步数值分析。结果表明,施工期随着填筑高度的增加,地基沉降呈线性增大,路基边坡的安全系数逐渐减小;道路营运期,随着孔隙水压的消散,固结沉降累积最终趋于稳定,边坡的安全系数在施工完毕初期为最小。     

盾构隧道施工引起的超孔隙水压力变化规律研究

对现场实测盾构隧道施工引起的孔隙水压力值进行分析研究,总结出超孔隙水压力产生和消散的规律。在国内外流固耦合计算调研基础上,建立能够模拟盾构隧道动态掘进的三维弹塑性固结有限元模型。采用该模型对单条盾构隧道施工引起的超孔隙水产生和消散规律以及土体固结沉降规律进行充分研究,其结论与现场实测规律一致,也证明本文所建立的盾构隧道三维弹塑性固结耦合有限元模型的适用性,并总结得出近间距盾构隧道在淤泥质粘土和粉质粘土中的合理开挖面间距。     

软粘土中挤土桩桩周土重固结沉降计算分析

挤土桩在沉桩过程中,由于挤土效应将引起桩周土体产生较高的超孔隙水压力,随着桩周土体中孔隙水压力的缓慢消散,土体会出现较大的重固结沉降,对周围的建筑物产生不利影响。由于软粘土中挤土桩的重固结沉降包含有几何非线性和材料非线性又涉及三维的渗流固结问题,计算较为复杂。基于AD INA有限元程序和三维B iot固结有限元理论,定义桩周土为多孔介质材料,按照圆柱形空腔体扩张理论来模拟沉桩过程,分析了打桩完成后粘性土超孔隙水压力的消散和桩周土随时间固结沉降情况,得出了一些初步成果。并与软粘土中某挤土桩工程的地表实测沉降结果进行了比较,结果表明,考虑弹塑性本构关系和三维渗流固结的有限元模型能较好地模拟挤土桩重固结沉降过程,为挤土桩的进一步研究奠定基础。     

软粘土中挤土桩桩周土重固结沉降计算分析

挤土桩在沉桩过程中,由于挤土效应将引起桩周土体产生较高的超孔隙水压力,随着桩周土体中孔隙水压力的缓慢消散,土体会出现较大的重固结沉降,对周围的建筑物产生不利影响。由于软粘土中挤土桩的重固结沉降包含有几何非线性和材料非线性又涉及三维的渗流固结问题,计算较为复杂。基于ADINA有限元程序和三维Biot固结有限元理论,定义桩周土为多孔介质材料,按照圆柱形空腔体扩张理论来模拟沉桩过程,分析了打桩完成后粘性土超孔隙水压力的消散和桩周土随时间固结沉降情况,得出了一些初步成果。并与软粘土中某挤土桩工程的地表实测沉降结果进行了比较,结果表明,考虑弹塑性本构关系和三维渗流固结的有限元模型能较好地模拟挤土桩重固结沉降过程,为挤土桩的进一步研究奠定基础。     

基于ABAQUS的红粘土地基路堤填筑过程沉降分析

针对红粘土地区地基排水固结过程的复杂性,对红粘土地基排水固结沉降进行数值分析。采用大型通用有限元分析软件ABAQUS中的固结计算模块和自带的摩尔库伦模型,以贵州某高速公路建设项目为算例,对红粘土地基的沉降变化规律、孔隙水压力消散规律、以及土体的有效应力增长进行了研究。研究表明:有限元计算结果和实测值吻合较好,能较好反映红粘土地基固结沉降的实际情况,可为红粘土地基上公路建设工程中地基处理和工程设计提供参考。