硬壳层下软土地基的一种加固技术

在港口堆场改造工程中,当上部荷载较大或对地基沉降控制要求较高时,需要对硬壳层下的软土地基进行加固.以轨道式龙门起重机地基加固为例,采用沉管碎石桩穿透较厚硬壳层的方法,在其下卧软土层中快速地形成强度较高的复合地基,以提高地基的整体承载能力并减少沉降.     

基于DPDM 技术的室内双层地基承载试验及变形场分析*

通过室内双层地基模型试验,研究上部硬土层在不同强度和厚度条件下的双层地基承载性能,并拍摄数码图像分析了双层地基的变形场。分析荷载p-基础沉降s 曲线,双层地基极限承载力随上部硬土层强度和厚度的增大而增加,双层地基极限承载力下对应的基础垂直位移随上部硬土层强度和厚度的增加而降低;当模型试验中的上部硬土层的水灰比为10%、厚度为30 mm,以及上部硬土层的水灰比为20%、厚度为60 mm 时,后者的极限承载力是前者的3.01 倍,后者的极限承载力下对应的基础沉降是前者的基础沉降的0.11 倍。利用数字照相变形量测DPDM (The digital photogrammetry fordeformation measurement) 技术对双层地基变形的数码图像进行变形场分析,通过网格图的变形分析,土体的初始变形出现在下部软土层中,随着荷载的增大,网格的变形区域逐渐向上部的硬土层及软土层下部发展,同时在水平方向扩展;双层地基破坏模式为上部硬土层的锥台型整体剪切和下部软土层冲剪的综合型破坏形式。对上部硬土层的强度、厚度的优选设计可大幅度提高软土地基处理的效能。     

软黏土上覆硬土层极限承载力室内模型试验研究*

对双层地基室内模型试验分析,研究了软黏土上覆硬土层厚度变化和水灰比变化对上覆硬土层软土地基的极限承载力的影响。水灰比的增加对增大其极限承载力效果显著,而厚度的增加对提高双层地基极限承载力效果不显著。对双层地基的极限承载力进行了分析,提出了极限承载力的修正公式,并把计算值与试验值做了对比分析。     

极限分析下限法在双层地基承载力中的应用

本文根据极限分析下限法原理,结合有限元技术和线性优化方法,编制了求解地基极限承载力的程序,并通过与已有地基承载力计算结果比较,证明了本文程序是合理有效的。利用该方法,研究了存在软弱下卧层的双层地基硬壳层厚度以及内摩擦角对于极限承载力的影响。该计算方法对于双层地基工程具有指导作用。     

船用多层组合外套液压联轴器的最优分层分析

对液压联轴器多层组合式外套进行了最优分层分析,确定了n层外套层间界面的最佳半径。数值计算结果表明:通过合理选择层间半径,双层外套的弹性极限承载能力比单层外套的弹性极限承载能力提高了22%;三层外套的弹性极限承载能力比单层外套的弹性极限承载能力提高了31%;三层外套的弹性极限承载能力比双层外套的弹性极限承载能力提高了7.4%。     

深水防波堤软土地基离心模型试验

某深水防波堤工程水深18~30 m,软土层厚度超过30 m。为检验部分开挖换填抛石斜坡堤设计方案的地基稳定性和地基沉降,进行了防波堤软土地基离心模型试验。试验得到地基圆弧滑动抗力分项系数为1.19,与按规范验算的稳定性结果较一致;施工期地基沉降量约为总沉降量的50%,试验数值似偏小。试验验证了设计方案的可行性。     

地基承载力问题中的破坏模式与度量标准

针对工程的实际情况,研究重力式结构地基可能的破坏模式,建立合理的地基承载力计算模式。通过对地基承载力研究中的破坏模式、设计荷载的作用面宽度、地基承载力稳定性度量标准等问题的讨论,认为:重力式码头是单向破坏模式,且需同时考虑整体破坏与局部破坏;直立式防波堤应是双向破坏模式,同样需考虑整体破坏与局部破坏。目前的对基床底面实际受压宽度的确定往往会导致地基承载力计算值的偏大。地基承载力问题用整体破坏模式的单一抗力分项系数,只能度量整体破坏,不能反映地基土可能发生的局部破坏;且不能准确反映地基土强度指标的不确定性,应采用强度分项系数与荷载分项系数来共同度量地基的承载能力。     

沿海低地工程强夯加固软土地基的机理

实践证明强夯是一种行之有效地基处理方法，但在软土地区许多成功的实例不同于常规的强夯压密，它是在软土表部回填厚层粗碎屑物质，并经强夯形成一层“硬壳”，在工程荷载作用时起应力扩散和屏蔽作用，虽然软土地基本身的加固效果甚微，但场地承载力得到大幅度提高。     

不同加固形式下海上深层水泥搅拌桩复合地基海堤的三维数值模拟分析

海上深层水泥搅拌法可有效提高边坡稳定性、减小工后沉降、增大地基承载力,达到地基改良的目的.但目前对深层水泥搅拌法加固边坡稳定的破坏模式认识不足,传统复合地基稳定性计算方法仅考虑桩体与桩间土的加权平均抗剪强度,易高估其稳定安全系数.通过开展海上深层水泥搅拌法加固深厚软土地基海堤的三维数值模拟分析,对比不同布置形式的水泥搅...     

深层水泥搅拌法加固引桥地基效果分析

依托天津某引桥地基加固工程,采用有限元法对该工程进行了数值模拟,并将数值模拟结果与现场实测数据进行了对比分析。结果表明,土压力和孔隙水压力的数值计算结果与实测结果符合较好,证明了数值模型的合理性;变形计算结果表明,深层水泥搅拌法很好地控制了地基变形,证明了该方法的有效性。     

架空直立式码头结构三维数值塑性破坏分析

利用有限元法对性质复杂的混凝土结构——架空直立式码头进行塑性破坏分析,其中包括根据室内模型试验得到的混凝土参数,利用有限元软件进行数值模拟分析;结合重庆市寸滩码头模型试验资料,对数值模拟结果进行对比分析。结果表明：码头结构在受到顶层撞击力后最先破坏的是结构底层的联系梁;随着撞击荷载的增大,结构上部的纵撑、横撑两端均出现不同程度的开裂区,但整个结构未出现较大位移,表明此种结构具有较强的塑性变形能力,符合框架结构的设计原则,与试验数据比较吻合。     

双层土水平受荷超长桩承载性状数值模拟

利用有限元软件ANSYS对双层土中超长桩水平承载性能进行模拟,得到桩土相互作用下土抗力及超长桩桩身弯矩及侧移。分析桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力和法向土抗力沿桩身的分布和对承载力的贡献以及超长桩水平承载性状随荷载、土层相对模量比、桩长径比的变化规律。结果表明:桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力、法向土反力沿桩环向呈不同的曲线分布规律,沿深度呈递减趋势,桩顶最大;在不同分层情况下桩身弯矩和侧移量随着土层弹性模量比的增大而减小;水平受荷超长桩存在有效长度和最优长径比;沿桩身存在反弯点和位移零点。     

水平荷载作用下桶式基础结构稳定性研究

桶式基础防波堤结构应用于深厚软土沿海工程中的实例越来越多,但单桶多隔舱桶式基础结构的稳定性问题尚未得到解决。通过物理模型试验和数值模拟相结合的方法,探讨了桶式基础防波堤的稳定性问题,通过物理模型试验验证数值模型中的土体参数,再通过数值模型研究土体参数对结构承载力和位移的影响规律,以及结构埋深对结构承载力和位移的影响规律;数值模型的计算结果表明,淤泥的弹性模量对位移起到控制作用,特别是对低弹性模量的土体,影响更为敏感;对于承载力,淤泥摩擦角和黏聚力都有着显著影响,增大摩擦角和黏聚力对结构承载力的提高有显著作用。通过变化桶式基础的埋深,发现桶式基础底面达到承载力高的土层表面,对提高承载力有显著效果。研究成果可为工程设计和优化提供参考。     

饱和软黏土中吸力锚的承载能力数值分析*

利用大型通用有限元软件ABAQUS,基于总应力分析法,建立了饱和软黏土中吸力锚的三维有限元数值模型,通过与物理模型试验对比,验证了数值模型的正确性.计算分析了吸力锚的水平承载力特性及其破坏模式、最优系缆深度上的倾斜承载力包络图.通过对有限元结果进行拟合分析,提出了吸力锚承载能力的简化计算公式,公式中考虑了长径比、加载角度和土体不排水抗剪强度的影响.     

基于颗粒流理论的深海沉积物土力学特性研究

深海沉积物剪切与承载特性是决定深海采矿车行走稳定性重要参数。分析深海沉积物的物理力学性质, 基于颗粒流理论，建立了具有高孔隙比、高含水率和长条状等特性的深海沉积物颗粒流模型。开展不同深度下的十字板剪切和静力触探的数值模拟，获得了深海沉积物剪切应力-转角及贯入阻力-深度曲线，初步阐明深海沉积物剪切与贯入细观破坏机理。研究表明，深海沉积物的剪切应力-转角及贯入阻力-深度的模拟曲线与原位测试曲线吻合，验证了深海沉积物颗粒流模型及数值模拟方法的正确性。深海沉积物的剪切与贯入破坏形式主要为沉积物颗粒的挤压破坏，且应力集中于触地边缘。     

预压软土地基对超长群桩承载性状的影响

建立超长桩和土体共同作用的三维非线性有限元数值模型,采用预压排水固结法研究软土地基预压后超长桩的承载特性,分析地基土固结沉降、桩身侧摩阻力、桩顶位移-荷载曲线和桩身轴力的变化规律。通过运用控制变量法对预压时间和预压荷载以及不同土质的预压效果进行分析,对比分析单桩与群桩对预压效果的敏感度,并分析固结度对超长桩承载性状的影响。结果表明:预压能较好地改善地基、提高超长群桩的承载能力。增大预压荷载,可增大土体的固结沉降和桩身侧摩阻力;延长预压时间,可提高桩身侧摩阻力,减小桩顶沉降和桩身轴力;预压对群桩的影响好于单桩;固结度越大,超长群桩承载性能越好;对于粉质黏土、黏土以及淤泥质粉质黏土,当预压时间分别达到90 d及180 d时,地基固结基本完成,预压不再改变土的力学指标。     

考虑土体剪胀特性的土质边坡稳定性极限分析

剪胀特性是土体的重要特性之一,然而,经典的塑性力学理论高估了土体的剪胀性质,从而使土体强度背离实际情况。通过等效内摩擦角的方法,对原有的土体抗剪强度进行修正,反映出土体剪胀性对土体强度的影响。通过构建对数螺旋形式的破坏机构,推导出相应的内能耗散和外力功率表达式,结合极限分析理论和强度折减方法,建立边坡安全系数的求解方法。结果表明,该方法的计算结果是合理的。随着剪胀角的不断增大,边坡安全系数增大的速度变慢,这种变化趋势是非线性的。针对不同的土质特性,提出相应的剪胀角取值建议。     

地质参数对地基承载力的影响以及土层穿刺评估

地质参数的正确选择对平台安全操作有重要意义。本文针对某自升式海洋平台所处南海海域地质土层,利用数值比较法对砂的内摩擦角以及粘土不排水抗剪强度等地质参数进行研究。通过地质参数前后系数的改变在地基承载力计算结果的体现,比较数值得出结论,并通过所画土层的地基承载力插桩曲线评估该土层发生穿刺危险的可能性。结果表明：采用将砂土内摩擦角降低5°、按实际的土层强度参数进行地基承载力计算和插桩深度预测,计算结果与实际平台操作结果接近以及选取1.5的安全系数计算和评估穿刺危险是可行的。