废机油污染膨胀土的压缩特性试验研究

为了研究废机油污染土劣化规律,制备了4种不同浓度机油污染膨胀土,对不同浓度机油污染膨胀土进行了室内一维固结试验。结果表明:随着机油浓度的增加,土体的压缩系数增大,压缩模量和回弹指数均减小,废机油的污染改变了土粒的物理化学特性,破坏了土的结构性,使土粒间联结力丧失,对土体压缩特性影响较大。此外,对压缩曲线建立4次多项式模型和Harris模型,通过Casagrande经验作图法计算先期固结压力,对两类模型计算结果分析,Harris模型的拟合效果更符合试验土样的压缩曲线变化规律,机油污染后膨胀土的先期固结压力减小,扰动性增强。     

一维固结变形理论参数的试验分析

通过对原状土样及重塑土样的一维固结及渗透试验分析,对一维固结变形理论中的有关试验参数进了系统试验分析。探索了土体侧压力系数在固结过程中的变化规律,发现对正常固结土存在一临界固结压力,当固结压力大于该值时,土体的变形以次固结变形为主;通过对渗透系数的变化进行分析,表明土体结构对渗透系数有较大影响,且提出了渗透系数的计算公式;同时利用割线模量法给出了地基沉降的计算公式。在此基础上,对固结系数的算法进行了有益的尝试,并将之与传统方法进行对比,提出了一种固结沉降计算新方法。最后,通过工程实例,验证了研究成果的可靠性。     

上海地区土体静止侧压力系数的试验研究

静止侧压力系数K_0是进行地下结构设计时必不可少的参数,准确确定K_0系数具有重要的工程意义。依托上海深隧工程,采用三轴仪开展K_0固结试验,研究不同加、卸载路径下土体K_0系数的变化规律,分析了几种常见的静止侧压力系数确定方法的适用性,并根据试验结果得到了新的预测公式。结果表明:(1)深部黏性土的K_0值在0.30～0.45之间,且与土层的先期固结压力成正比;(2)在取土引起的应力释放到再加载的过程中,部分试样的K_0值先减小至低于正常固结值,再增大并逐渐稳定;(3)采用经验公式估算K_0值时,土体内摩擦角宜采用正常固结时的有效峰值内摩擦角。     

温州软粘土次固结变形特性试验研究

为了研究取土仪器、取样深度、软粘土类型、固结压力及压缩指数等对次固结系数Cα的影响,对温州软粘土进行了室内一维固结(蠕变)试验,结果表明:1)取土仪器所产生的扰动影响将降低土体次固结系数;2)当固结压力达到一定值时,次固结系数与土体取样深度无关;3)不同类型的软粘土在不同固结压力下土体次固结系数表现出不同的变化特性;4)次固结系数与压缩指数之比Cα/Cc大致在0.025～0.043之间。通过本次室内试验及结果分析,可为后续预估工程次固结沉降提供理论基础,并对在类似地基上建造的工程具有一定借鉴意义。     

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。     

交通荷载作用下结构性软土的孔径分布试验

为探讨结构性软土的动力特性及微观机理,对结构性软土在交通荷载作用下的孔径分布特征进行了分析.通过固结试验确定了结构性软土的前期固结压力和结构屈服压力,利用这些值进行了不同围压、不同振动频率以及不同动应力比下的动三轴试验和压汞研究.结果表明:结构性软土存在一个振动频率门槛值和一个随固结压力值变化的临界动应力比,相应振动门槛值的孔径分布特征转折点为0.3μm;振动频率大于门槛值时,频率对孔径累积分布曲线的影响可忽略;根据分形理论,结构性软土具有3个分形的无标度区,根据这一特点确定了团粒内孔径和团粒间孔径之间的分界尺寸为0.5μm,同时给出了新的孔径界限标准.     

考虑黏土结构性影响的柱孔卸荷收缩问题解析及数值验证

圆孔收缩理论是岩土开挖问题的主要分析方法之一，然而已有研究中大多未考虑土体的结构性影响。为此，采用结构性参数和结构损伤速率分别表征土体结构性强弱和损伤快慢，基于S-CLAY1S模型求解了不排水条件下各向异性天然结构性黏土中的圆柱孔卸荷收缩问题。首先推导了反映应力-应变关系的弹塑性刚度矩阵，进而联立硬化法则和塑性区大变形理论，得到了关于有效应力分量、各向异性分量和结构性参数的微分方程组，并结合边界条件进行了求解；同时编写了S-CLAY1S模型的显式积分算法，通过相应的有限元数值解验证了理论解的正确性。结果表明：土体结构性对圆孔卸荷收缩过程影响显著，结构损伤使得孔周有效应力减小和超孔隙水压力增大，该现象随着土体结构性增强变得更为明显；土体抗剪强度随其结构破坏而降低，土体表现出应变软化特征，分析认为是缩孔过程中土体结构破坏引起的应力释放所致。参数分析表明结构损伤速率越大，缩孔过程中土体结构损伤效应的影响越显著。研究结果可为隧道围岩压力计算、竖井收缩变形预估以及钻孔泥浆护壁压力预测等提供理论依据。     

考虑地基固结的挡土墙土压力有限元法分析

应用有限元程序建立了考虑地基固结的挡土墙后土压力分析平面应变计算模型,研究了等效交通荷载作用和工后固结阶段挡土墙土压力与土体水平位移分布规律。计算结果分析表明：挡土墙与土体之间的相对位移决定了土压力分布规律;在外部荷载作用下挡土墙形成刚体旋转与平行移动的混合位移模式,该模式决定了土压力沿深度的变化规律;固结变形导致的土压力与水平位移变化与荷载作用下的土压力与水平位移变化规律类似但方向相反。     

高路堤荷载下压实黄土的次固结变形研究

针对黄土地区高路堤由次固结变形引起过大的工后沉降的问题,通过一系列的一维固结试验,研究了压实黄土的次固结特性,分析了固结压力、固结时间和超载比对次固结的影响,以及不同加载时间间隔情况下对次固结变形量的影响.结果表明:当处于正常固结状态时,随着固结压力的增大,压实黄土的次固结系数逐渐减小并趋于稳定;超载预压处理在一定压力范围内不但可以大大减小压实黄土的次固结速率,还使得次固结发生的时间推迟.而当压力超过预固结压力值后,这种处理效应便会消失;次固结系数与压缩指数具有很好的相关性.此外,在主固结完成后次固结才产生的假定下,结合试验结果提出了适合黄土地区高路堤由次固结变形引起的工后沉降的计算方法,并结合实体工程对其适用性加以验证.     

公路软基沉降规律的现场试验研究

为了研究公路软基沉降特性,文章结合四川达渝高速公路建设工程,现场观测了填方路堤土压力、路基沉降以及空隙水压力变化情况。结果表明:路堤填方施工过程是随机增加的,引起的沉降变形规律的不确定性。路基、路堤沉降的发展过程与荷载和时间都有关系,表明土体既有压缩变形,也有固结变形和流变变形。原状地基,尤其是软基的沉降量远大于填方土体的沉降量。填方路堤土体本身的最终沉降量沿横断面是中间大、两边小。填方路堤土体的自身沉降值是下部大于上部。对于基础面积较大,软土层深度相对基础宽度不大,以一维固结理论是可靠的。     

盾构隧道横向受力的通用解析计算方法研究

在盾构近接工程中，隧道周围的土体荷载可能不再是半无限土体中的规则分布。从结构力学力法基本原理出发，通过对荷载分布的离散化处理，建立了一种通用的解析计算方法，可以计算任意土体荷载分布下隧道衬砌结构的内力和变形。为方便工程应用，借助于MATLAB编程，对3种土压力分布形式下的隧道内力和变形进行了程序化计算。结果表明:当侧向土压力为均匀分布和梯形分布时，衬砌环的内力和径向收敛位移差异较小，不超过10%；当侧向土压力为二次分布时，衬砌环的弯矩和剪力有所增加，轴力有所减小，横鸭蛋弯曲变形程度增强。     

多支点预应力锚索桩结构计算与测试分析

根据悬臂梁挠曲变形理论、横向变形约束弹性地基梁理论及桩索变形协调原理，提出了考虑各锚索支点施工工况影响系数进行土质地层多支点预应力锚索桩的设计方法；结合工程实施，对桩背与板后土压力、锚索拉力、桩身位移等进行了现场测试和分析研究；验证了桩背土压力受锚索约束影响呈梯形分布、板后土压力为三角形分布的应力图形；证明了考虑工况影响系数进行多支点预应力锚索桩设计的合理性和可行性。     

弥勒非低矮路基超固结膨胀土地基沉降特征

为研究非低矮路基下超固结原状膨胀土地基沉降特征,针对弥勒超固结膨胀土地区路基下地基的物理力学特性与沉降变形特征,开展了一系列原状膨胀土分级连续加载K₀固结试验以及现场路基填筑试验,并长期监测路基下地表沉降与路基下地基分层沉降。对比分析天然地基与CFG桩加固地基的沉降特征,地基中的超固结土与正常固结土的分界面深度随路基荷载增大的变化规律及其对地基沉降量的影响。分别采用正常固结法和超固结法计算地基沉降量,并与实测结果进行对比分析,对沉降计算方法进行了深入讨论。研究结果表明：CFG桩加固处理深度应超过超固结土层分布深度,否则与天然地基相比,控制沉降的效果并不明显;超固结沉降计算方法的计算精度明显高于目前设计常用的正常固结沉降计算方法（超固结计算方法的修正系数为0.531,正常固结计算方法的修正系数为0.351）,超固结算法-正常固结算法修正系数比随土层深度递减的趋势可用于反映超固结土层的加固处理情况;在路基工程设计中,对于路基荷载下的超固结膨胀土地基,建议采用超固结法沉降计算方法进行沉降分析;在地基加固处理时也应充分利用原状膨胀土的超固结特性,从而在该类地基加固设计中有效降低工程成本。     

高填土路堤预抛高分析计算

通过分析碾压机械压实过程中产生的附加应力,确定了分层碾压土体所具有的前期固结应力;通过土水特征曲线试验和渗透试验,按照渗透系数折减的方法确定了非饱和土的固结系数,按照饱和土的一维固结理论近似计算了非饱和土的固结过程;按照自重应力大于前期固结应力的原则计算填土路堤的再压缩沉降,结合固结计算的结果估计了高填土路堤的后期沉降,提出了不同填土高度、使用不同碾压机械的高填方路堤的预抛高。     

复合地基荷载传递规律及变形计算

基于文献[1]推荐的竖向变形模式及文献[2]推荐的径向变形模式,利用弹性理论及桩-土位移协调条件建立了桩及桩周土的控制微分方程,并由此推导出了路堤荷载作用下复合地基加固区桩及桩周土压缩量计算的解析式,同时得出了桩、桩周土中竖向应力及桩侧剪应力计算的解析式。为验证该方法的可行性,通过算例将该方法所得结果与有限元结果进行了对比,同时也与模型试验结果进行了比较。算例及模型试验结果均表明:该方法在分析路堤荷载作用下复合地基的荷载传递规律及加固区的变形时具有足够的精度,且该方法计算工作量小,便于工程应用。     

考虑软土结构性损伤的路基沉降预测反分析

为了较好的预测工后沉降,从软土的结构性入手,考虑天然软土的结构性损伤,减少由于软土的扰动、损伤对计算结果精确性的影响,对受扰动软土的弹性力学特征值进行了修正;结合反分析方法,由沉降固结计算的角度对模型参数进行反分析,预测了沉降趋势,并与实际观测数据及理论计算数值进行比较,对工后沉降做出合理地预测.结果表明,软土路基沉降...     

软土地基上长管砂袋围堰变形与稳定性研究分析——以广州南沙明珠湾区跨江通道工程施工围堰为例

围堰施工是跨江通道工程水域侧基坑实施的前提条件和关键环节，天然软土地基淤泥质软土层厚度大、承载力低，采用长管模袋砂围堰能较好地适应软土地基的变形和抵抗水流的冲刷。以广州南沙明珠湾区跨江通道工程施工围堰为实例，采用数值分析模拟长管砂袋围堰的施工全过程，计算产生的沉降变形及基坑开挖对围堰的影响。结果表明，围堰施工时堰底内侧沉降明显，外侧坡脚处水平外移及隆起，基坑开挖引起围堰内侧变形明显大于外侧。     

考虑氯离子侵蚀的墩柱保护层厚度影响系数研究

为了研究氯离子侵蚀对混凝土墩柱保护层厚度的影响规律,对不同矿物掺合料,以及不同掺合比例下的混凝土抗氯离子渗透性能及其保护层厚度影响系数进行分析。研究表明:用一定比例的矿物掺合料代替水泥,能够有效提高混凝土抗氯离子性能和降低保护层厚度影响系数。     

新疆阿拉山口地区盐渍土盐胀与溶陷特性研究

以阿拉山口市—温泉县—G30公路建设项目为依托,通过控制变量法研究冻融循环次数、含盐率、含水率及荷载对盐渍土盐胀和融陷变形量的影响情况。试验结果表明:在进行盐胀试验时,盐胀性随着盐渍土含水率的增加逐渐增大;随着含盐率的增加,盐渍土盐胀特性也更明显;随着温度的降低,盐渍土盐胀量也逐渐增大,但当含盐率和含水率到达一定程度后,盐胀量则不会随着温度下降而增大;在进行溶陷试验时,在不考虑含盐量的情况下,各组土体均随着含水率增高而沉降量越大;在荷载相同的情况下,含盐量越大,沉降量越大;随着压力的增加,盐渍土仍会发生较大沉降。     

土-结构相互作用的桥梁多尺度建模与分析

考虑土-结构相互作用(SSI)是地震激励下桥梁抗震性能评估的热难点之一.由于考虑土体影响多而建立的结构模型计算耗时极长,为了提高效率,现采用一致多尺度建模方法,将所研究部位建为实体单元,其他部位建为梁单元,单元之间采用适当的方法进行界面连接,保证宏观、精细单元间的变形协调,并对某一桥梁进行分析,验证了该方法的正确性.在此基础上,基于多尺度建模方法,建立三跨连续梁桥模型,对其进行弹塑性时程分析,对比分析考虑SSI和不考虑SSI效应的桥梁模型在地震激励下的响应结果,研究SSI效应对桥梁抗震性能的影响.结果表明:多尺度建模方法可以在保证计算精度的前提下有效地提高计算效率;考虑SSI效应能够有效地降低桥梁的抗震性能需求.因此,在设计时应加以考虑.