基于Hewlett方法的桩网复合地基土拱效应优化算法

桩网复合地基填土性质与土拱效应发挥程度直接相关,而传统土拱模型并不能有效反映填土黏聚力对桩土应力计算结果的影响。在Hewlett极限状态空间土拱效应分析基础上,采用填土综合内摩擦角指标完成空间土拱拱顶及拱脚位置处单元土体应力极限状态分析,考虑桩间土应力非均匀分布与被动土压力发挥程度的影响,得到桩网复合地基桩体荷载分担比解析表达式。研究结果表明:填土黏聚力显著提高路基填土土拱效应,复合地基设计应考虑填土黏聚力的有利影响;桩间土应力并非均匀分布,通过非均匀分布系数折减后,可有效提高弹性工作状态的桩体荷载分担计算结果;考虑被动土压力发挥程度的计算结果并不合理,应分别由桩顶和拱脚土体应力极限状态确定对应的桩体荷载分担比,取较小值为最终桩体荷载分担比结果。     

沟槽式高填黄土明洞洞顶垂直土压力统一计算方法

针对明洞洞顶垂直土压力计算公式的不足,综合考虑大、小边坡坡角,推导沟槽式高填黄土明洞洞顶垂直土压力统一计算公式。采用荷载等效方法,将数值计算的明洞顶土压力的抛物线型分布荷载转化为均布荷载,与统一公式计算得到的均布荷载进行对比,验证统一计算方法的正确性。取20°的小坡角沟槽,利用统一计算方法研究填料性质、明洞与沟槽宽度比等参数的敏感性对土压力的影响。结果表明:小坡角沟槽情况下,填土内摩擦角、黏聚力以及沟槽与明洞宽度比对明洞洞顶土压力基本无影响;填土模量增大可以减小土体压缩相对变形量,减轻明洞洞顶应力集中现象。因此,在实际小坡角沟槽明洞工程中,应尽量提高土体压实度,减小明洞结构受力。     

基于正交试验设计的路堤下地基沉降影响因素显著性分析

为研究路堤下地基沉降影响因素的显著性,采用等水平正交表进行正交试验设计,建立了地基沉降理想弹塑性有限元分析模型,通过计算路堤填土重力作用下的地基沉降及塑性变形,分析了在高低两种地基土强度条件下地基土的变形模量、内摩擦角、黏聚力、重度和路堤高度、填土变形模量、填土重度7种因素对地基沉降影响的主次关系。分析结果表明:对地基沉降影响最为显著的因素是地基土变形模量和路堤高度;随着地基土强度的降低,地基土的塑性变形增加明显,地基土内摩擦角对地基沉降的影响程度凸显,其显著性明显超过路堤填土重度与地基土黏聚力;对地基土的塑性变形而言,地基土内摩擦角的显著性大于地基土变形模量、路堤高度等因素,影响程度最为显著。研究成果可为地基沉降分析与工后沉降控制提供参考。     

有限土体土压力理论在兰州地铁1号线工程中的应用研究

针对典型砂卵石地层条件下地铁车站基坑与邻近构筑物间形成的有限土体,从有限土体土压力的形成机理出发,通过解析法建立能完全反应土体受力状态的有限土体土压力计算模型,提出考虑土体黏聚力影响的有限土体临界宽高比与临界宽度修正模型,明确有限土体临界宽高比主要介于0.55~0.65,基本不受基坑开挖深度的影响,明确了有限土体临界宽度与基坑开挖深度成线性关系,基坑开挖深度越大,有限土体土压力与经典土压力之间的差异越明显,深度≥10 m的超深基坑必须考虑有限土体土压力的作用,有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于控制工程造价。     

单侧反包式加筋土路堤准黏聚力原理的合理性

以单侧反包式加筋土路堤为研究对象,基于塑性极限分析上限法并引入土体剪切强度折减系数,考虑拉筋拉断和拔出2种破坏模式,给出了路堤边坡稳定性分析方法,并推导了相关计算公式。在此基础上给出了基于路堤稳定性加筋土等效为纯土体时的准黏聚力计算方法,并采用工程实例分析拉筋极限拉力、拉筋竖向间距、填土内摩擦角、拉筋长度、路堤高度及顶面荷载对准黏聚力的影响。结果表明:拉筋极限拉力、拉筋长度、拉筋间距、填土内摩擦角对准黏聚力的影响相对较大;传统方法与本文方法得到的准黏聚力计算值之比往往大于2;传统方法确定的准黏聚力值易过高估计路堤边坡的稳定性,一般不宜用于路堤边坡稳定性分析。     

考虑邻近排桩遮拦的围护结构土压力计算方法及应用

为考虑邻近排桩的遮拦作用对围护结构受力变形的有利影响,从而优化围护结构的设计施工参数,基于极限平衡理论及平面滑裂面假定,在考虑土体黏聚力及有限土体宽度基础上,结合考虑土拱效应的桩土压力塑性理论计算模型,推导了邻近桩基遮拦下围护结构有限土体主动土压力计算公式,并应用于实际工程,而现场监测结果证明了本方法的合理性。     

基于椭球体理论的低含水率砂层隧道松动土压力研究

为研究低含水率砂层隧道土拱效应下的破坏模式与松动土压力，自制试验装置开展低含水率条件下Trapdoor试验，利用PIV技术得出破坏模式；分析主应力偏转对侧压力系数的影响。基于椭球体理论，考虑松动区内竖向荷载梯形分布形式与表观黏聚力作用，推导不同土拱效应发挥程度下隧道松动土压力计算公式。研究结果表明，表观黏聚力使模型试验最终滑动面呈现椭圆状，与Terzaghi假设的竖直面存在差别；φ为常数时，K值与埋深正相关，随土拱效应发挥程度增大而增大；土拱效应的发挥程度与埋深成正相关，相同埋深下，K随φ增大而减小，利用本文公式计算出K随φ值变化在0.2～0.7之间。算例表明，相同埋深时松动土压力在不同含水率下随土拱效应发挥呈递减趋势，体现出表观黏聚力随土体饱和度变化规律。     

加筋重力式挡土墙主动土压力的上限分析方法

基于极限分析理论的上限法,考虑平面滑动的破坏模式,将加筋重力式挡土墙拉筋破坏分为拉断和拔出2种模式,分别计算其能量耗散功率,取二者的小值作为拉筋在极限状态下的能耗功率,进而求得作用于墙背的主动土压力。以衢宁(衢州—宁德)铁路路基加筋重力式挡土墙为例,采用本文方法、数值模拟及规范方法分别计算墙背主动土压力。结果表明:本文方法与数值模拟结果吻合较好,比后者偏大15%以内;所建立的方法能充分反映墙后填土的黏聚力、内摩擦角、拉筋极限拉力、拉筋长度、间距、墙高、墙背倾角、地面倾角等重要参数对土压力的影响特征,并可用于拉筋间距及长度的优化设计。     

对拉式挡土墙受力特性试验研究

揭示对拉式挡土墙土压力分布规律可以更好地推广应用该类挡土墙结构形式。为此,设计了室内模型,埋设土压力盒、锚索测力计等监测仪器,研究填土过程中对拉式挡土墙基底土压力、侧向土压力、锚索拉力的变化规律,及预应力和锚杆失效对侧向土压力的影响。试验结果表明:随着填土增高,挡墙有外倾趋势,使得基底外侧压力较内侧大;锚杆拉力随着顶部荷载的增加而增大;侧向土压力呈抛物线型分布;对锚杆施加预应力能够提高挡土墙的承载力。     

既有线高填土拱涵扩孔顶进的设计与施工简介

既有线高填土拱涵扩孔侧壁顶进法施工,其土压力计算、顶力计算是一个很值得探讨的课题。通过调查研究认为既有线高填土,经多年运营其路基已经久压实,土压力逐渐降低,这个阶段已形成卸力拱,应用普氏卸力拱原理进行拱涵扩孔设计是有一定科学依据的。     

横撑式U形槽结构在某铁路工程中的应用研究

U形槽结构已在很多工程建设中得到广泛应用,但是当U形槽结构跨度较大、边墙较高(一般大于12 m)、外部荷载较大时,采用常规形式的U形槽结构无法满足设计需要,通过在U形槽结构内增加横向支撑的构件,改变结构整体的受力情况,从而满足工程设计需要。结合某铁路横撑式U形槽工点设计过程,从结构荷载分析、模型受力分析、结构尺寸检算、结构配筋计算、结构裂缝验算及抗浮计算6个方面对横撑式U形槽结构设计进行详细介绍,为横撑式U形槽结构的推广应用提供参考和借鉴。     

刚性桩桩网复合地基桩顶段桩间土附加应力分析

结合铁路CFG桩复合地基现场试验,进行桩网复合地基桩顶段桩间土附加应力分析。试验表明,在路堤填土荷载作用下,桩顶段桩间土压力仅在一定深度范围内有所增加,并且桩间土附加应力随深度迅速衰减,而桩顶段桩身轴力随深度增大。采用轴对称圆柱坐标系,针对有无桩帽的刚性桩复合地基,选取单桩处理面积范围内土体进行桩土相互作用分析,得出刚性桩复合地基桩顶段桩间土附加应力的计算方法。分析结果表明,在桩间土内部的剪切力和桩与土间摩擦力的作用下,桩和桩间土所承担的荷载在桩顶段重新分配,使桩间土所承担的荷载减小,而桩身所承担的荷载增加。桩土间黏聚力和摩擦角越大,桩间土中附加应力衰减的速度越快。计算值与数值模拟及现场实测结果的对比表明,计算方法可靠。     

桩承地基路堤土拱效应的影响因素分析

基于桩承地基路堤荷载的室内模型试验,采用ABAQUS对桩承地基路堤土拱效应的影响因素进行了分析。具体分析了桩帽大小、桩间土性质、水平加筋体、路堤填土性质等因素对土拱效应的影响规律。数值分析表明:①桩帽大小对土拱效应的发挥有很大程度上的影响。②桩间土模量越大,土拱效应越强,反之越弱。③水平加筋体的强度及层数越多,土拱效应越强,但随着水平加筋体的强度及层数的增加,土拱效应的增幅越来越小。④路堤填土的黏聚力与摩擦角越大,土拱效应越强。     

明洞EPS板和土工格栅减载效果研究

现有垂直土压力计算公式用于计算高填土明洞洞顶土压力存在一定的局限性。通过室内模型试验和理论分析研究高填土明洞洞顶土压力随填土高度的变化规律及不同减载措施的减载效果。在模拟涵洞(管)减载结构的基础上,将EPS板和土工格栅减载措施推广应用到明洞上,分析拟合出有无EPS板时及EPS板与土工格栅共同作用时的土压力计算公式。为高填土明洞洞顶加筋减载结构设计及施工提供了参考。     

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。     

基于Mohr-Coulomb理论的路堤临界填筑高度确定方法EI北大核心

研究目的:同时考虑地基土的内摩擦角与黏聚力,对软土地基上的路堤填筑临界高度计算方法基于摩尔库仑理论进行探讨,并与传统的费兰纽斯公式、经验公式等做对比分析,找出他们的不足之处。本文拟从两方面着手进行分析,找出理论公式。研究结论:确定路堤临界填筑高度时:(1)应该同时考虑地基土的内摩擦角与黏聚力,计算结果才能更加可信;(2)通过计算分析,设计临界高度并不是由填筑临界高度简单地适当降低2～3 m,也不能简单地直接按填筑临界高度来设计,而必须根据填筑高度、坡率、列车荷载以及地基参数通过稳定性分析来确定,否则会造成较为保守的设计;(3)以往的方法很少同时考虑土体的内摩擦角φ与黏聚力c,因此,具有一定的局限性;(4)本文同时考虑土体的内摩擦角φ与黏聚力c,推导的理论计算公式可以用于初步确定软弱地基上填方的临界高度。     

非均质边坡稳定性极限分析上限法

引入变异因子,推导土体黏聚力沿深度线性变化时的边坡极限分析上限法相关公式,研究成层土不同分布情况下的稳定性,并对极限分析法与极限平衡法中的评价指标进行对比。结果表明:对于刚体转动破坏,当坡脚土层黏聚力不变时,随着变异因子的增大,滑面对应的张角增大,但滑面位置变动微小,稳定系数近似线性增加。稳定系数和安全系数随变异因子的改变呈现相同的变化规律,但安全系数的大小与边坡坡高、土体重度和黏聚力有直接关系;考虑土体变形时,变形区内由黏聚力变化引起的损耗率是对数旋转面上的一半;坡脚土层黏聚力保持不变时,极限承载力随着变异因子的增加近似线性增加;当坡脚土层黏聚力大于坡肩时,边坡的稳定系数、安全系数和极限承载力均比土层相反分布时的要大。表明边坡坡脚土层黏聚力过小更容易造成失稳,建议采取"固脚强腰"的防护措施以确保边坡稳定。     

土体钻孔剪切仪自动化改造及应用研究

针对现有钻孔剪切仪存在的缺点,对既有土体钻孔剪切仪进行自动化改造。为评估改造后的钻孔剪切仪测定土体抗剪强度的适用性,以光谷创新基地黏性土及广佛环线琶洲站残积土为研究对象,利用改造后的钻孔剪切仪进行大量钻孔剪切试验,得到原状黏性土和残积土(原状、短时(2～3 h)浸水及24 h浸水)的抗剪强度参数。从多方面对钻孔剪切试验与直剪试验结果差异性进行分析,以南京禄口机场站粉质黏土为对象,重点对法向压力的影响进行分析。结果表明：黏性土和残积土的钻孔剪切试验数据的线性相关性良好。短时(2～3 h)浸水后,残积土黏聚力减少15.28%～40.45%,钻孔上部土体内摩擦角增大17.35%～30.90%,钻孔下部土体内摩擦角减少4.83%～8.75%。24 h浸水后,残积土黏聚力减少45.10%～69.33%,内摩擦角减少52.14%～69.87%。通过对比发现,钻孔剪切试验相比于室内直剪试验得到的黏聚力小,内摩擦角大。通过对南京禄口机场站粉质黏土抗剪强度参数随法向压力的变化规律分析,发现法向压力由30 kPa增加至50 kPa时,黏聚力增大了2.88倍,内摩擦角减少了约41.6%。研究成果可为钻孔剪切...     

膨胀土路堑边坡支挡结构形式试验研究

对云桂(昆明—南宁)铁路南宁—百色段的膨胀土进行了浸水和不浸水条件下的原位水平推剪试验,中~强、弱~中膨胀土的原位侧向膨胀力试验,挡墙后是否设置减胀层的室内侧向膨胀力模型试验。结果表明:膨胀土浸水对其黏聚力的变化产生较大影响,而对其内摩擦角的影响相对较小。得到了膨胀土膨胀力与含水率关系经验公式和不同支挡结构下的减胀效果。     

渗流对非饱和土层中地下隧道的开挖影响分析

应用水头为基本变量编制变饱和地下水渗流有限元计算程序,解决了复杂地层条件下求解地下水头分布的问题;其次,利用地下水头分布值来求出地下各区域土体的总黏聚力值;最后,利用非线性有限元计算程序ANSYS将总黏聚力作为参数输入材料模型中,进行具体计算。土体入渗将造成非饱和土体总黏聚力下降,当成为饱和土时,总黏聚力最小,土体抗剪强度减小,变形增大自稳能力下降。