抛石爆破挤淤筑堤的淤泥强扰动机理的验证

依据抛石爆破挤淤筑堤的淤泥强扰动机理,采用有限元方法,建立堤头爆破有限元数值计算模型,对抛石爆破挤淤筑堤的过程进行模拟.模拟结果与探地雷达实测结果的对比表明:首次堤头爆破后的断面形态、石舌下沉深度和延伸长度与探地雷达的实测结果基本吻合,表明抛石爆破挤淤筑堤的淤泥强扰动机理可行,对爆破后扰动区域的划分和扰动强度的假定也是合理的.以深圳前海外海堤建设工程为例,利用抛石爆破挤淤筑堤的淤泥强扰动机理计算挤淤时的断面形态,模拟结果与实测结果很接近,再次验证了抛石爆破挤淤筑堤的淤泥强扰动机理的合理性.     

抛石挤淤成堤断面形态研究

采用极限平衡分析法和有限元数值模拟方法研究抛石挤淤成堤的厚度和断面形态.研究表明,抛石挤淤的深度与淤泥的性质、抛石的容重等有关,淤泥性质越差、抛石容重越大,越有利于抛石挤淤;当各种参数已知时,可根据抛石露出原始淤泥面的高度推测出抛石挤入淤泥中的深度;抛石挤淤成堤的断面形态为淤泥面上的正梯形和淤泥面下的近似倒梯形的组合.深圳湾滨海某抛石挤淤填筑海堤厚度和断面形态的极限平衡分析和有限元数值模拟结果与实际探地雷达的检测结果非常相似,证实了理论分析的正确性以及探地雷达检测结果的可靠性.     

温州深厚软黏土流变模型识别及工程应用分析

深厚软黏土隧道在运营期间的长期稳定性是困扰隧道安全运营的重要难题。本文以温州某区段深厚软土为研究对象,在理论分析的基础上,建立了温州深厚软黏土的弹粘塑性本构模型。通过加拿大Sackville地区软黏土、温州软黏土和日本大阪软黏土的流变试验的试验数据,验证了模型的可靠性。通过流变试验数据与弹粘塑性本构模型的拟合曲线进行对比,发现建立的本构模型能够很好地反映这三种软黏土的流变性能,采用此本构模型能够很好地描述软黏土的流变特性。最终以ABAQUS为平台,开发UMAT子程序——EVPMCC,建立深厚软土盾构隧道的有限元计算模型,对深厚软土盾构隧道的长期变形规律进行数值模拟研究,探讨了软黏土流变性长期变形的影响规律。本研究可以为深厚软土盾构隧道的设计、施工、监测、运营提供一定的理论依据。     

京津城际路基试验段内软黏土剑桥模型参数优化

研究目的:京津城际铁路在天津段内广泛分布软土,其成因类型主要为冲积、海积,局部为湖沼堆积;岩性为各类黏性土、粉土、砂类土等,夹淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土.上述土体含水量、孔隙比较大,所以在路堤荷载及列车荷载作用下的沉降变形较大.为满足无砟轨道路基工后沉降的要求,设立路基试验段进行工后沉降的专项研究,为数值模拟计算提供依据.研究结论:剑桥模型属于等向硬化的弹塑性模型,适用于京津城际路基试验段内软土,模型考虑了材料的静水压力屈服特性、压硬性、剪缩性以及加卸载的影响;模型的试验参数测定方法简单,易于应用推广;选取修正剑桥模型作为本构模型较为科学合理.从三轴试验(加荷、卸荷)中得到试验曲线,为剑桥模型提供了必要的参数,为数值模拟计算提供了依据.通过改造三轴仪进行固结试验,并与普通三轴试验数据进行综合分析提高了试验精确度,实现了模型参数的优化,为剑桥模型在高速铁路路基工后沉降计算方面的研究提供了一种可靠的参数.     

交通荷载作用下土体黏弹塑性疲劳本构模型

路基工后沉降是路基填土在车辆动荷载及其自重作用下发生蠕变引起的,因此研究土体在交通荷载作用下的蠕变特性对预测路基工后沉降有较大意义。为利用流变力学理论成果,将车辆动荷载和路基土自重荷载简化的组合荷载做等效处理。基于分数阶微积分构建分数阶黏壶,将分数阶黏壶替换西原模型黏塑性体中常值黏性元件,即得到一种土体黏弹塑性疲劳本构模型。当组合荷载上限应力大于土体临界动应力时,模型为分数阶西原模型,可反映土体破坏型疲劳变形规律;反之,则为反映土体稳定型疲劳变形规律的广义Kelvin模型。结果表明:该模型能较好地描述交通荷载作用下土体疲劳变形特性,对试验数据拟合的相关系数在0.91以上。     

京津城际路基沉降数值模拟与原位观测对比分析

研究目的:京津城际轨道交通工程天津段内广泛分布软土,其成因类型主要为冲积、海积,局部为湖沼堆积;岩性为各类黏性土、粉土、砂类土等,夹淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土.上述土体含水量、孔隙比较大,所以在路堤荷载及列车荷载作用下的沉降变形较大.为满足无砟轨道对路基工后沉降的要求,路基基底采用CFG桩复合地基进行加固.由于复合地基受力状态复杂,对其进行工后沉降预测较为困难,本文采用数值模拟和原位数据对比分析的方法对路基的工后沉降进行预测.研究结论:(1) 采用数值模拟及原位测试数据对比分析复合地基的沉降变形规律,得出桩间土的压缩主要发生在桩长下部的1/4～1/6桩长范围内,桩端的刺入量占总沉降值的20%～30%;(2) 由实测的沉降-深度分布曲线可以得到,桩端以下土体压缩层厚度为桩平面分布宽度的1倍左右;(3) 有限元计算所得的最大沉降量和工后沉降量,与观测值相比较为接近,采用有限元计算结果推断的工后沉降差异,小于根据实测值采用经验公式得到的推断值,因此在沉降计算中应推广有限元方法.     

土石混填路堤长期沉降测试与计算分析

采用FLAC5.0所提供的二次开发程序接口,编写了改进的Burgers流变模型实现程序,并将该流变模型数值程序嵌入FLAC5.0。采用FLAC5.0中改进的Burgers本构模型和确定的流变模型参数,对怀新高速公路K20 240红砂岩土石混填粗粒土高填路堤的流变沉降进行了计算。同时对路堤沉降进行了测量,并将数值计算结果与实测结果进行了对比,对比结果表明数值计算值与实测值比较吻合,验证了改进的Burgers流变模型及其参数的合理性。嵌入FLAC5.0改进的Burgers本构模型数值计算程序为土石混填粗粒土路堤长期沉降计算提供了参考工具。     

第三系粉质黏土地层隧道围岩大变形分析及控制研究

大西客运专线第三系粉质黏土地层乔家山隧道区段在建造初期曾出现喷射混凝土压溃、钢拱架扭曲和仰拱填充层开裂等问题。物相、微观结构分析及现场直剪流变试验表明第三系粉质黏土具有流变特性。本文采用Burgers流变模型模拟该地层力学行为并基于现场直剪流变试验反演获取流变模型参数,运用FLAC程序建立数值模型对隧道围岩大变形进行分析,结果表明围岩流变特性是造成大变形的主因。考虑地层流变性对隧道受力的影响,提出适当加大支护刚度和增大预留变形量的优化方案。数值计算和现场实测均表明优化方案使二次衬砌结构安全得到保证,隧道可顺利通过该地层。     

格栅加筋黏性土挡墙黏弹塑性有限元分析

研究目的：针对格栅加筋黏性土挡墙，采用5元件西原流变模型和黏弹性模型分别考虑黏性回填土与筋材的流变特性，通过合理考虑筋材、填土与面板间的相互作用效应和加筋逐层填筑过程，编写了分析加筋黏性土挡墙工作性能的二维有限元数值程序，并以Denver黏性土试验挡墙为例，对加筋黏性土挡墙长期工作性能进行评价。研究结论：有限元数值模拟结果与实测值吻合较好；挡墙面板侧向变形及试验墙顶部沉降受土体和筋材的蠕变特性影响明显；筋材应力在开始阶段变化明显，且有不同程度的增加，随着载荷持续时间的增加，筋材应力开始变小，筋材处于应力松弛状态。     

列车循环荷载下水泥土复合地基沉降的颗粒离散元计算

依托福州江阴港铁路支线水泥土搅拌桩软基处理试验工程,探讨利用颗粒离散元方法计算水泥土复合地基在列车循环荷载作用下的工后沉降问题。首先根据原场地淤泥质土的三轴压缩试验和水泥土的单轴压缩试验所得的应力—应变曲线,利用颗粒离散元建立三维数值模拟模型,并结合统计学习方法,对复合地基中的淤泥质土和水泥土颗粒的细观参数进行反演;然后按江阴港水泥土搅拌桩复合地基的实际尺寸建立缩尺的离散元数值模型,进行列车荷载下的沉降计算。结果表明:在500~1 000趟列车通过后水泥土搅拌桩复合地基的工后沉降趋于稳定,沉降量约为20 mm。这一结果与按现有规范计算所得沉降量较为接近。     

软土路基固结沉降机理及其预测方法研究

针对软土路基沉降难以预测的实际情况,对软土路基沉降发展规律及其特点进行了深入讨论,提出了软土路基沉降发展的发生-发展-稳定-极限四阶段划分法。在此基础上,基于3种社会经济预测S型成长曲线模型,引入组合预测的思想,提出了一种预测软土路基沉降发展规律的变权重组合预测方法,并采用数学规划方法进行了求解,结合某具体工程对预测方法进行了验证。结果表明,该模型预测效果比其他单一模型具有明显的优越性,其预测曲线与实测数据曲线吻合良好,且分析方法灵活,为软土路基沉降发展预测提供了一种有效而实用的方法,具有一定的工程实用价值。     

武广高铁红黏土地基沉降计算方法研究

研究目的:高速铁路对地基沉降的控制标准非常严格,为保障轨道的高平顺性,要求工后沉降达到15 mm以内,相当于零沉降的要求。武广高铁沿线分布有100多公里的红黏土,红黏土作为一种典型的特殊土,工程特性有别于常规土体,查明红黏土的变形沉降特性,获取适用于武广高铁红黏土地基的沉降计算方法,可为采取合理的措施保证高速铁路的地基沉降在控制标准之内提供依据,并具有重要的工程应用价值。研究结论:(1)建立了适用于红黏土地基沉降计算的分层总和法;(2)将该方法应用于沿线红黏土地基沉降计算,与基于监测资料的沉降预测值基本相当,(3)该方法适用于武广高铁红黏土地基沉降计算,并可为类似工程提供参考和借鉴。     

铁路柔性基础下CFG桩复合地基承载力确定方法研究

针对铁路CFG桩复合地基上的铁路路堤为柔性基础的实际情况,运用数值分析和现场载荷试验,研究铁路柔性基础下CFG桩复合地基承载力的确定方法。数值分析和现场载荷试验均表明,柔性基础下CFG桩复合地基中桩及桩间土的沉降和受力规律与刚性基础差别较大,桩的荷载分担比差别也较大,故目前采用刚性基础的方法确定铁路柔性基础下的CFG桩复合地基承载力是不合适的,而柔性载荷试验可以更好地反映铁路柔性基础下CFG桩复合地基的实际受力情况。因此,建议采用柔性载荷试验确定铁路柔性基础下的CFG桩复合地基承载力。     

某大型房建基坑工程对邻近高铁路基影响研究

随着高铁延伸至越来越多的城市,市区内空间紧缺,各类房建基坑工程将不可避免地对运营高铁产生影响.运营高速铁路多采用无砟轨道,而无砟轨道通过调整扣件应对变形的能力十分有限.如何通过合理有效的基坑支护形式,控制邻近基坑对运营高铁路基的影响,成为高铁工程建设需要解决的重要问题.以某邻近高速铁路的大型房建基坑工程为背景,利用FL...     

大面积真空预压加固法处理软土地基技术研究

真空预压是软土地基加固处理的一种方法,结合京沪高速铁路上海虹桥枢纽工程的深厚软土地基加固处理与沉降控制资料,介绍采用真空预压加固的虹桥动车运用所软基的一个试验段施打排水板引起的沉降、地基表面沉降以及孔隙水压力的现场观测和试验,并对观测结果进行了分析。最后,结合现场测试数据,采用数值计算方法对地基加固措施的受力特性和沉降变形规律进行分析,得到的沉降量与实测沉降推算结果较接近。     

高速铁路采空区桥基沉降变形数值模拟分析

通过对采空区桥梁群桩基础沉降进行数值模拟,分析采空区桩基在荷载作用下变形过程及特点,揭示不同工况下的基础变形规律。研究结果表明,基础沉降满足规范要求,沉降主要集中在浅层土地层中;桩间土与桩顶沉降均匀;采空巷道顶板的沉降与地基其他部位沉降基本一致,桩基能够有效限制采空巷道顶板的变形。     

拱北隧道明挖基坑 富水软弱基底加固方案研究

拱北隧道是建设在建筑物密集区的软土地层中的宽体隧道。以该隧道海域明挖段超大基坑的基底加固方 式为研究内容,采用数值分析方法,对比分析满堂、裙边及抽条 3 种不同加固方式对基底沉降变形及围护结构受 力变形的影响,为隧道的基底加固方式比选提供参考。计算表明,所选节段满堂加固对基底的沉降及隧道结构的 变形控制效果更佳,对围护结构的受力影响不大;裙边和抽条的加固效果相近。因此,在不同地质条件下不同节 段可以通过数值计算较好地模拟比较不同的隧道基底加固方案对隧道结构稳定性的影响规律,并结合经济性指 标,选择最合理的加固方案。     

桩侧压浆控制群桩基础沉降量研究

以京沪高速铁路丹阳至昆山特大桥阳澄湖桥段为工程背景,通过现场试验,研究角桩桩侧注浆和边桩桩侧注浆对深厚软土层中群桩基础在正常使用状态下沉降量的控制。运用数值模拟方法,分析由桩侧压力注浆引起的桩-土体系中桩土界面参数和桩周土模量变化对群桩基础在设计荷载下沉降量的影响。研究结果表明:由于桩侧注浆的作用会使桩土界面参数变大和桩周土模量提高,从而对深厚软土层中正常使用状态下群桩基础的沉降可以起到明显的控制作用;边桩桩侧注浆的效果优于角桩桩侧注浆;桩侧注浆浆液在土中的扩散范围直接影响群桩基础的沉降量。     

沿海铁路桩——网复合结构地基沉降的试验研究

通过温福高速铁路软土路堤试验段工程，对桩-网复合结构形式加固的软土地基，以现场实测资料为验证，分析了桩一网复合结构处理深厚软土地基的沉降规律，利用数值计算方法进行工后沉降推算。     

深浅式异形基坑开挖工法比选与地表沉降特点研究

目前关于深浅式异形基坑的开挖并未形成专门的规范,针对此类工程的施工方法及其相应的地表沉降特点仍不明确。为了解决这些问题,研究以北京地铁6号线车站基坑为背景展开讨论,研究利用有限差分软件建立数值模型,对比常见开挖工法的地表沉降控制能力,认为先浅后深的方法在该工程的支护条件下最为有效。在此基础上,研究进一步分析先深后浅、先浅后深、同步开挖3种工法在分步开挖条件下的地表沉降特点,总结两侧地表最大沉降值的变化规律。