粘弹性饱和土体中半封闭圆形隧洞的稳态响应分析

基于Biot波动方程,引入更符合工程实际的半透水边界条件,研究粘弹性饱和土体中半封闭圆形隧洞的稳态响应。得到隧洞边界作用轴对称荷载和内水压力条件下的应力、位移和超孔隙水压力解,并进行隧洞衬砌渗透性参数和土体粘滞阻尼系数对稳态条件下隧洞应力、位移和超孔隙水压力幅值影响的算例分析。结果表明:渗透性参数对隧洞稳态响应的影响在内水压力条件下比在轴对称荷载条件下大;内水压力引起的隧洞径向位移幅值比轴对称荷载小;粘滞阻尼系数越大径向位移幅值衰减越快。     

简谐环形荷载作用下饱和土体中圆形衬砌隧洞的动力响应研究

基于Biot理论,研究了带有衬砌的圆形隧洞在法向简谐集中环形荷载作用下的动力响应。假定衬砌为弹性体,土体为饱和多孔介质,结合边界条件及连续条件,通过傅立叶变换得到波数域中衬砌和土体的应力、位移和孔隙水压力幅值解答,最后用傅立叶逆变换得到动力响应幅值的数值解。与不考虑衬砌的隧洞动力响应相比,数值分析的结果说明衬砌对动力响应有较大影响。     

简谐环形荷载作用下饱和土体中

基于Biot理论,研究了带有衬砌的圆形隧洞在法向简谐集中环形荷载作用下的动力响应.假定衬砌为弹性体,土体为饱和多孔介质,结合边界条件及连续条件,通过傅立叶变换得到波数域中衬砌和土体的应力、位移和孔隙水压力幅值解答,最后用傅立叶逆变换得到动力响应幅值的数值解.与不考虑衬砌的隧洞动力响应相比,数值分析的结果说明衬砌对动力响应有较大影响.     

循环荷载作用下饱和软粘土孔隙水压力变化规律的试验研究

为了对循环荷载作用下软粘土的工作性状有更深入的了解,文章通过应力控制的循环三轴试验,研究分析了循环应力比、循环次数、振动频率、超固结比对饱和软粘土的孔隙水压力变化规律的影响,得到了一些有益的结果。     

高速铁路路基动力响应特征的正演数值仿真

为预测和分析高速列车在路基上行驶时产生的动态荷载、振动和冲击等影响因素,评估路基的稳定性和强度,提出高速铁路路基动力响应特征的正演数值仿真方法。采用实体单元模拟轨枕与钢轨,针对路基、路基本体以及道床设置三维一致粘弹性人工边界条件和三维一致粘弹性边界单元,构建高速铁路路基数值模型;在位移、加速度和应力等方面,结合车轮荷载分布函数,构建高速铁路路基动力响应函数,分析高速铁路路基动力响应特征,计算在不同深度、路基机床表层厚度和行车速度下产生的位移、加速度和应力值。仿真结果表明,应力、位移与加速度的变化没有明显规律,而应力与加速度衰减趋势较大,这种衰减趋势随深度增加逐渐减弱,基床表层厚度对位移产生的影响高于应力和加速度。     

简化地铁移动荷载引起的混凝土路面振动分析

在Biot波动理论的基础上,分析移动点荷载引起的混凝土层表面振动情况。首先,建立问题的简化模型,地面假定由3层构成,其中第1层和第2层为黏弹性混凝土材料,第3层为饱和土半无限空间,将铁轨视作欧拉-伯努利梁,置于第1层和第2层的界面处。然后,通过对饱和土体运动方程进行时域-空间域双重Fourier变换,得到饱和土中以势函数形式表示的位移、应力和孔隙水压力。根据问题的边界条件,得到方程系统,利用Cramer法则以及分块矩阵计算行列式方法,求解势函数中的待定系数。进一步通过双重Fourier逆变换和Dirac函数的性质,得到混凝土表面位移的表达式。数值计算中对模型进行验证,并对影响地面位移的混凝土层厚度和剪切模量等进行分析。     

砂层隧道列车振动响应与地基累积变形研究

采用动力有限元数值计算方法,对列车荷载作用下狮子洋隧道典型砂层段的动力响应进行计算分析。进一步借鉴路基累积变形计算方法,对列车长期荷载作用下隧道基底砂层累积变形计算方法进行探讨。狮子洋隧道基底砂层段孔隙水压力消散较快,基底土层实际动应力比小于其临界动应力比,隧道基底砂层不会由于列车长期运营而产生局部液化破坏;在列车荷载作用下,隧道衬砌结构中应力、位移均变化不大,隧道结构在列车运营荷载作用下处于安全状态;在列车长期运营荷载作用下,隧道基底砂层累积塑性变形小于25mm,隧道基底地基土累积塑性变形不会对列车长期运营造成破坏性影响。     

公轨合建大直径盾构隧道车辆振动响应数值分析

对于大直径水下盾构隧道,研究并讨论列车振动荷载对隧道结构安全性及地基稳定性具有重大意义。以三阳路公铁合建长江隧道工程为背景,采用2.5维数值计算程序对三阳路长江隧道段典型断面处进行计算分析,研究地铁振动荷载和汽车振动荷载耦合作用对隧道结构及隧道下覆粉细砂层稳定性的影响。计算结果表明:(1)在地铁振动荷载与汽车振动荷载联合作用下,隧道衬砌结构的位移振动响应量值及受力情况均较小,振动荷载不会对衬砌结构自身产生不利影响;(2)列车和汽车车队耦合荷载引起隧道下覆饱和粉细砂层超静孔隙水压力在隧道正下方衰减较为缓慢;(3)隧道下覆饱和粉细砂地层由正常的地铁振动荷载及汽车荷载激发的超静孔隙水压力不会超过1 kPa,在正常地铁荷载及正常汽车荷载单独作用或联合作用下,该饱和粉细砂地层能够保持稳定,不会发生液化失稳。     

洛阳-三门峡高速公路某滑坡监测与稳定性分析

为对洛三高速公路某滑坡进行稳定性分析,通过在滑坡体埋设测斜管、孔隙水压力计等监测仪器对该滑坡进行了水平位移、垂直位移、内部结构变形以及孔隙水压力监测,结合监测结果对该滑坡进行了数值模拟稳定性分析。     

辽东湾某海相软土场地地震动响应研究

结合工程实例,对海相软土场地地震动响应特征进行研究。依托辽东湾某液化场地的钻孔资料,结合当地的勘察报告,建立FALC3D动力学液化Byrne模型,对该地区自由场地El Centro波作用下不同时刻进行动力学模拟,监测记录了2.5 s,5 s,7.5 s及10 s时刻该场地的加速度、z向位移、x向位移、孔隙水压力比。得到海相软土在动力作用下的受力规律、位移变形规律和孔隙水压力变化规律。勘察结果表明,该软土场地液化严重,与数值模拟结果一致。     

高铁沿线地下水位动态变化引发的成层弱透水层固结研究

采用Laplace变换和传递矩阵法推导高铁沿线地下水位动态变化引发的成层弱透水层固结变形的解析解,通过与ABAQUS数值计算结果对比验证解析解的正确性。利用解析解对某高速铁路沿线成层弱透水层的固结性状进行研究,计算地下水位动态变化下土层的固结变形量、变形速率和超静孔隙水压力随时间的变化,并分析土层压缩模量和渗透系数对土层固结变形的影响。研究结果表明:随着地下水位降低,土层中孔隙水压力逐渐降低,土层固结变形量和变形速率逐渐增加;当地下水位保持稳定后,土层固结变形速率逐渐降低,但土层仍持续较长时间的固结过程;土层压缩模量越大,土层系统总沉降量和沉降速率越小;土层渗透系数越大,土层总沉降量越大,水位稳定后土层系统完成固结的时间越短。     

考虑细颗粒含量成层的客专粉砂地基固结问题传递矩阵解

基于现有成层地基固结问题求解的局限性及适用性,借助Laplace变换及逆变换法,将体现成层粉砂地基固结特性的参数作为刚度矩阵元素,以矩阵的形式在成层地基层间传递,求解出考虑不同分级加荷及边界条件下成层客专粉砂地基的固结解析解。结合不同细颗粒含量对客专粉砂固结特性的影响规律,研究不同细颗粒含量对成层客专粉砂地基的应力、孔压及位移的发展规律。同时,运用ABAQUS对成层粉砂地基的固结问题进行数值模拟分析,通过和理论解析解对比分析,进一步验证了传递矩阵法求解不同细颗粒含量成层客专粉砂地基固结问题的可靠性和适用性。     

高频液压振动锤沉桩引起的孔压增长性状分析

考虑高频振动沉桩过程引起地基中超静孔隙水压力增长情况,研究了孔压沿桩径方向与轴向的大小及分布规律,并同时对高频振动沉桩引起的孔压性状的主要影响因素进行探讨。研究结果表明:打桩过程中超静孔隙水压力的增长性状对其打桩的可打入性有很大的影响,有地下水存在时,高频振动沉桩引起孔压的增加有利于桩的贯入,因而桩的贯入位移大幅度增加。     

蒙辽客运专线粉砂地基固结压缩特性的三轴试验研究

依托新建通辽至京沈高铁新民北站铁路路基工程,对细颗粒含量分别为10%、15%、30%和40%的中密状态粉砂开展一系列室内固结不排水三轴试验研究,通过试验研究不同细颗粒含量粉砂在不同围压条件下的应力-应变关系、孔隙水压力的涨消发展模型及初始剪切模量的发展规律,揭示细颗粒含量和围压对中密状态粉砂应力-应变关系、孔压演化特性及初始剪切模量的影响规律。结果表明:空间应力状态下的不同细颗粒含量中密粉砂的应力-应变关系曲线以硬化型为主,符合增长型双曲线模式,且随着围压的增加,应力-应变关系曲线呈现强硬化状态,随着细颗粒含量的增加,应力-应变关系曲线呈现弱硬化状态。孔隙水压力的变化表现为随剪切的发展先经过一段上升过程,达到峰值后又开始下降,且随着细颗粒含量的增加,围压的增大,孔压的峰值越高,孔压消散速度降低,剪切完成后的残余孔压越大。初始剪切模量与围压呈正相关,即随着围压的增大而增大。同时,运用ABAQUS有限元程序建立计算机模型模拟试验,进一步验证上述分析结果的真实性与可靠性。     

微型注浆钢管桩在高铁站场软基加固中的应用研究

对新建鲁南高铁站场软土地基采用微型注浆钢管桩进行加固,探讨了软土地基微型注浆钢管桩加固方案及其施工技术;为评价站场软基微型注浆钢管桩加固效果,开展微型注浆钢管桩成桩施工过程中现场监测试验,通过埋设监测元件获得加固区邻近区域土体的变形分布与发展规律。结果表明在微型注浆钢管桩成桩过程中,地表纵向水平位移变化比较小,地表竖向位移无明显变化,产生的深层横向水平位移和纵向水平位移都较小;并且在成桩过程中,各测试断面的孔隙水压力随地下水位的下降而略有降低,没有出现明显的超孔隙水压力。这些结论证明采用微型注浆钢管桩加固站场软基是成功的,可以进一步推广使用。     

寒区隧道冻胀力的粘弹性解析解

利用弹性粘弹性相应原理，导出了衬砌－正冻围岩－未冻围岩系统冻胀力在拉氏象空间中的有关算式，然后采用数值逆变换的方法，求得了寒区隧道的冻胀力和衬砌应力。算例表明考虑了冻胀因素时的衬砌应力比未考虑冻胀因素时的衬砌应力大得多。     

盾构隧道施工引起的地基土超孔压特性模拟与分析

考虑盾构机盾壳与自重、开挖面正面推力、盾尾空隙、千斤顶推力和同步注浆等因素,利用有限元软件模拟研究了盾构施工过程引起的周边土体超孔压,并与实测值进行对比分析,以此验证了模拟方法的可靠性。基于单层软土、中等埋深条件下的盾构施工有限元模拟,分析了超孔压随施工过程的分布特性。研究表明,施工过程中周边土体的超孔压变化明显,随着盾构机的推进先不断增大,盾构机头到达或盾尾脱出时达到最大,盾构机离开后又逐渐减小。软土层中125 d后隧道四周超孔压的衰减率约为92%。     

富水粉砂地层水平 MJS 桩施工 对周边环境的影响及控制研究

全方位高压喷射工法(metro jet system,MJS)具有全方位、高精度、排泥集中等优点,在复杂地质条件 和盾构穿越既有车站等不利施工工况下有着较强的适应性。为研究水平 MJS 成桩对周围粉砂地层的影响,优化 水平 MJS 设计施工参数,以苏州轨道交通 6 号线苏锦站富水粉砂地层中 MJS 试桩工程为背景,采用现场试验的 方法研究水平 MJS 成桩引起地下水位、超静孔隙水压力、土压力和深层水平位移的变化规律。研究结果表明： 试桩期间水平 MJS 喷浆时超孔隙水压最大增加了 46.1 kPa;喷浆使地下水位最大上升 3.6 m,停止喷浆后水位最 大下降 1.5 m;土压力的变化趋势与孔压一致,喷浆时土压最大上升 40.6 kPa。由于粉砂层引孔过程中土体自支能 力不足,易塌孔,本次施工中引孔时的测斜最大发生 1.2 mm 的内倾,喷浆时测斜最大发生了 2.2 mm 的内倾。苏 州地铁 8 号线时代广场站水平 MJS 施工期间车站底板最大位移值为 0.8 mm,满足规范要求。粉砂层 MJS 施工过 程中在水泥浆液中加入 3%掺量膨润土,可防止出现塌孔和抱钻现象。     

富水地层盾构掘进下近接桩-土力学响应分析

基于富水地层透水性强、土层强度低等特性,运用盾构技术进行隧道施工造成的土层变形、临近桩体扰动等负面现象尤为突显。为探明渗流影响下由盾构掘进引起的孔压变化、桩-土响应规律,以某盾构隧道工程为依托,采用有限元数值分析方法,阐明盾构隧道在流-固耦合作用下的孔压分布、桩-土内力及位移发展形式。研究结果表明:(1)与未考虑地下水作用相比,渗流场影响下的桩体与地表土层沉降明显加剧,其沉降最大增幅分别达32.18%、31.95%;(2)盾构隧道下穿建筑桩基施工,对桩体内力值影响较大,桩体下部轴力沿埋深增长并产生负摩阻力,较大程度地抑制桩体性能发挥;(3)隧道防水失效下,周边围岩内部孔隙水压力于1倍隧道直径范围内呈现剧烈衰减,并沿水平向出现明显孔压降压带。