基于离散-连续耦合的双层地基承载力研究

路基工程中常采用人工换填方式形成上硬下软的层状地基以增加地基承载力，但目前对于双层地基的极限承载力和破坏机制的宏微观研究尚不够深入。通过室内单元试验、室内模型试验对地基土体的单元力学特性及分层情况下地基的极限承载力进行研究，并采用离散-连续耦合数值模拟方法分别对4种不同上覆土层厚度的双层地基平板载荷试验进行模拟，研究上覆土层厚度对双层地基承载特性的影响及其对应的宏微观特性之间的关联。结果表明：上覆土层厚度对地基宏观力学特性及微观传力机制均有较大的影响；双层地基承载力及变形模量随着上覆土层厚度增加而增大；加载过程中，强力链主要分布在一个对称梯形区域内，且随着上覆土层厚度的增加，梯形区域的斜率增大，应力扩散角减小，受扰动区域变小；加载板正下方可观察到明显的应力集中，随着深度增加，应力集中的强度减小，随着上覆土层厚度的增加，应力集中区域减小。     

鸿福路站深大基坑施工力学特性研究

运用FLAC3D对东莞市快速轨道交通R2线鸿福路站工程的开挖支护进行数值模拟,分析地下连续墙周围土体的沉降和水平变形,以及内支撑的轴力情况。同时,结合现场实际的施工情况以及监测结果,进行模拟结果验证。结果表明:运用FLAC3D模拟分析的结果与现场施工情况基本一致,可以很好地再现实际施工情况。     

珊瑚礁灰岩地层钻孔灌注桩桩侧摩阻力研究

某大桥是国家"一带一路"标志性项目,其桩基础置于弱胶结、多孔隙及高脆性的珊瑚礁灰岩中,传统的桩基设计方法与承载力评估标准并不适用,迫切需要展开研究。该文进行了钻孔灌注桩原位静载试验,并通过珊瑚礁灰岩与桩基界面力学试验、数值模拟方法进行了验证。结果表明:①水泥浆能够在胶结面处渗入礁灰岩孔隙内部,对孔隙进行扩展与填充,使其形成一种黏结与咬合的作用体系。这样将使珊瑚礁灌注桩具有250～275 kPa的侧壁阻力,最大荷载达到3 600 kN时,灌注桩的最大竖向位移仅为0.84 mm,竖向变形非常小;②数值模拟中,在贯入深度达到1 mm时,灌注桩侧摩阻力随位移线性增加,是弹性剪切力的累积;摩擦桩桩侧摩阻力发展较慢,在位移0.3 mm左右达到稳定,是桩身不同位置侧摩阻力动态发展的结果。灌注桩侧摩阻力模拟结果与静载试验结果较接近,但整体上大于静载试验结果,灌注桩数值模拟结果远大于摩擦桩。     

富含地下水的巨厚砂层围护结构施工技术

通过对钻孔灌注桩和三轴搅拌桩多次施工试验和比选,确定钻孔灌注桩施工采用正反循环相结合的工艺,改进三轴搅拌桩钻头结构形式保证入风化岩的技术。通过工程施工的实际应用,得出钻孔灌注桩和三轴搅拌桩在富水巨厚砂层中的施工参数,为类似地质条件下的施工提供了参考依据。     

三轴搅拌桩入岩施工技术

某地铁深基坑工程,工程主体分布于富水上软下硬的复杂地质条件,设计选用三轴搅拌桩作为止水帷幕并要求三轴搅拌桩进入风化岩层,隔断基坑内外的透水层,搅拌桩如何进入风化岩是一个值得研究的技术难题。通过对三轴搅拌桩的机械选型、设计三轴搅拌桩钻头的结构形式、适用此地质条件下的施工参数等方面进行详细研究,实现三轴搅拌桩止水帷幕在泥质粉砂岩中的成功施工,达到彻底隔断透水层的目的。主要研究结论如下： 1）富水上软下硬复杂地质条件下可以选用三轴搅拌桩作为止水帷幕; 2）三轴搅拌桩入岩后,在类似地质条件下可选用钻孔桩+三轴搅拌桩代替地下连续墙作为围护结构体系,以节约投资。     

盾构刀盘形式对砂卵石地层扰动状态的影响

盾构刀盘形式的选择是砂卵石地层盾构掘进面临的关键问题。为解决这一问题,以兰州地铁1号线一期工程为背景,综合运用现场调查、实验室试验、三维离散元数值模拟、现场原位监测等方法,对砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降的机制进行了研究。1)通过室内大直径(300 mm)试样三轴压缩试验获得了砂卵石地层的应力-应变曲线,基于试验结果和EDEM离散元三轴数值试验,标定了离散元数值模拟需要的参数。2)基于Solidworks软件建立了面板式刀盘盾构和辐条式刀盘盾构三维机械模型。3)将盾构三维机械模型导入离散元软件EDEM中,建立了砂卵石地层盾构掘进过程的三维离散元模型;将模拟结果与现场监测数据对比,揭示了面板式刀盘和辐条式刀盘土压平衡盾构掘进对砂卵石地层扰动状态和地表沉降的影响机制。面板式刀盘土压平衡盾构掘进,刀盘前方、上方的"强烈扰动区"范围为(0.3~0.5)D(D为刀盘直径);辐条式刀盘土压平衡盾构掘进的"强烈扰动区"范围不足面板式刀盘的1/3,且扰动程度轻。     

郑州市地铁车站基坑施工变形特性分析研究

采用FLAC3D数值模拟软件,结合郑州市某地铁车站基坑工程实际,考虑基坑的实际施工开挖步序,对地铁站基坑工程钻孔灌柱桩与钢支撑支护体系下开挖过程中的变形特性进行了数值模拟,得到了基坑开挖至不同深度时的变形场.根据变形场结果分析得出了基坑各位置变形特征及最大水平、沉降变形量.通过对比分析发现数值模拟结果与前期现场监测结果基本吻合.计算结果表明钻孔灌柱桩与钢支撑结构设计参数能够满足施工要求.     

新疆伊犁河大桥大型群桩基础试验与数值研究

依托新疆伊犁河大桥,基于其单桩静载自平衡试验结果,通过单桩有限元数值模拟与静载试验反演分析,确定土性参数,对大桥施工阶段群桩承载性状作了现场监测,并用ANSYS对承台群桩基础与土体共同作用进行三维弹塑性有限元分析,数值模拟所得群桩中各单桩桩顶和桩底反力与现场监测成果较一致。在用静载试验和现场监测成果验证数值分析的正确性下,用数值分析对群桩在各荷载工况下的单桩反力分布情况、承载变形曲线作了深入分析。结果表明,群桩基础受力处于合理的范围,几乎无不均匀沉降,基础下不同部位桩的受力随上部荷载的增加而有所调整,但最大与最小轴力差相对变化不大。所得结果可为类似的设计工作提供可靠的理论依据和参考。     

基于离散单元法的软岩隧道施工过程数值模拟与围岩变形分析

以震后重建工程S302线大马庄隧道为工程实例,采用通用离散元程序UDEC建立平面弹塑性模型,进行了隧道施工过程数值模拟,得到了某一指定横断面上各监控点的全断面开挖围岩变形量及其变化规律,并与实际现场量测数据对比,发现模型计算所得量值与实测量值能较好地吻合。同时采用UDEC程序对该断面进行了台阶法开挖模拟,模拟结果表明分部开挖可有效减小拱顶沉降量和水平位移量,抑制底拱部隆起,且围岩变形主要发生在上台阶开挖阶段,及早闭合临时仰拱可有效减少围岩变形。离散元程序可根据现场情况模拟围岩变形规律,并可结合实测数据对施工提出修改和指导意见。     

爆破动载下水平产状砂质板岩洞室稳定性研究

依托同马山隧道工程,建立了离散元数值模型,着重分析了水平产状砂质板岩层厚、层间结合程度及岩石坚硬程度对钻爆法施工中层状围岩稳定性的影响。研究表明:随着岩层厚度减小,拱顶塌落范围增大,边墙、拱顶等位置破碎程度增加;层间结合程度越差、岩石坚硬程度越低,洞室成形愈加困难;洞室失稳破坏是围岩压力与爆破动载共同作用结果,拱顶与边墙处最易发生破坏。     

基于非线性有限元方法的复合土钉支护影响因素研究

利用非线性有限元方法,针对土钉支护体系的结构特征和施工过程,引入带转动自由度的Goodman接触面单元,并结合实例对水泥搅拌桩复合土钉支护体系进行了研究,得到了土钉、搅拌桩等相关设计参数的变化对基坑位移、土钉受力的影响规律.     

土体和钢板桩围堰的整体分析

运用Solidworks软件建立某特大桥钢板桩围堰和土体环境的三维实体模型，将分析结果与常用简化计算结果以及现场采集数据进行比对分析。结果表明:相比简化的土压力计算方法，Solidworks的钢板桩围堰整体有限元分析结果与实测结果更为吻合。建议在类似桩土结合结构设计中运用包含土壤的整体有限元进行分析，以获得更加符合实际情况的结果。     

软土地基处理沉降计算中相关参数的试验研究

通过粉喷桩、浆喷桩、真空联合堆载预压、塑料排水板超载预压及砂桩超载预压等方法处理高速铁路软土地基的现场试验,对其软基处理的压缩层厚度、侧向位移引起的沉降及其修正系数进行研究。结果表明:压缩层厚度采用应力比法?p/p0≤0.1为控制条件较合理。搅拌桩加固后,大为减小了地基总沉降。采用各种规范规定的沉降修正系数进行沉降计算的值均与实测值有一定差异,而采用国家规范的m值得出的沉降与实测推算的沉降相差最小。     

双轮铣深搅（CSM）工法在深厚软土覆盖层锚碇基础中的应用

以张靖皋长江大桥北航道桥南锚碇项目为例,开展了双轮铣深搅（CSM）工法与传统的三轴搅拌桩等技术的比选,并在锚碇现场进行试桩试验,分析了CSM工法搅拌桩在深厚软土覆盖层中的成桩效果,归纳总结搅拌桩施工过程中常见质量通病原因和预防措施。     

高速铁路软基深层搅拌桩施工工艺试验研究

通过高速铁路软土地基处理现场试验及水泥土室内试验,对深层搅拌桩的施工工艺进行了较系统的研究。结果表明:不同深层搅拌桩机型、相同机型不同机组的成桩强度均存在一定差异;施工时,选择施工队伍与选择机型同样重要;10 m复搅和全程复搅、增加复搅次数对桩体无侧限抗压强度影响不大,深层搅拌桩施工工艺宜用10 m复搅;不同地层对桩体无侧限抗压强度影响较大;浆喷桩桩长在12 m以内时,桩体无侧限抗压强度比较均匀,施工质量可控性较高。     

粉喷桩复合地基沉降的数值模拟研究

软弱路基在路堤填筑过程中的沉降规律是高速公路建设中非常关心的问题,应用有限元数值方法,研究了粉喷桩复合地基在填土过程中沉降的动态过程,揭示了孔隙水压力在施工过程中的增长消散规律,计算得到了复合地基桩土应力比。     

排水粉喷桩软基加固技术应用研究

排水粉喷桩复合地基法是一种新型的软基加固方法,该法利用粉喷桩施工时产生的侧向压力和竖向排水通道,加速土体中孔隙水的排出,以达到快速加固软土地基的目的。结合工程实际,运用Plaxis有限元软件对工法进行了数值模拟研究,发现排水粉喷桩复合地基法的沉降主要发生在排水固结区,且呈向下和向外逐渐减小的趋势,粉喷桩桩土应力比在1.8左右,孔隙水压力呈先增长后逐渐消散的过程。     

矿山法隧道与车站小角度斜接施工研究

为验证以色列红线轻轨东标段8号线矿山法隧道与Em Hamshavot车站12°斜接施工方案的可行性和安全性,利用三维有限元软件和刚度等效理论对车站接口、地下连续墙、不规则C型断面以及邻近4号路挡土墙的稳定性进行研究和分析,同时辅以监测数据进行校核。研究结果表明:有限元位移计算值小于实际监测值,实际监测值小于结构允许值;隧道开挖对挡土墙前排桩基影响较大,但其最大拉应力值仍小于其自身混凝土的抗拉强度;土体对墙梁的最大压应力为0.84 MPa,土体与墙梁间的剪应力最大值为0.29 MPa,超出二者粘结参数40 k Pa,其相互作用不能简单的由墙体或者土体自身来平衡,而是需要横支撑对其进行平衡;隧道开挖过程中,洞口处地下连续墙的压应力增值较大,但仍在混凝土自身抗压强度范围之内。墙梁的拉应力超出混凝土自身抗拉强度,但提供拉应力所需的钢筋量远小于墙梁实际配筋量。     

某铁路膨胀土路堑滑坡整治方案研究

以某铁路区间膨胀土路堑滑坡整治工程为依托,在综合勘探的基础上,对滑坡产生的原因、发展、形成机理及整治措施进行分析。结果表明：不当的施工工序、坡体长时间暴露、强降雨是诱发该膨胀性岩土路堑滑坡的主要原因;滑面参数试验值不一定能反映现场实际情况,建议滑坡推力检算采用反算值或经验值;抗滑支挡设计应结合现场滑坡实际情况选用,机械成桩,可有效降低现场施工人员安全风险。     

桥梁桩基础施工对既有明挖隧道变形影响研究

以某桥梁跨越隧道工程为研究背景,运用有限元软件模拟桥桩基础施工过程,并针对桩基础不同开挖深度对地铁隧道的影响展开对比分析,研究表明:在桥梁桩基础施工过程中,东西双向隧道拱底、隧道左、右拱腰以及桩基础周边土体变形规律均呈对称分布;靠近隧道附近施工对隧道拱底和拱腰的变形影响最大;桩基础开挖深度未超过隧道时,地表沉降与桩周土体水平位移均随着开挖深度的增大而变大,当开挖深度超过隧道位置后,地表沉降与桩周土体位移将不再受开挖深度的影响,其结论可为类似桥梁跨越隧道工程研究提供参考与借鉴。