包裹碎石桩影响范围的模型试验分析

为了研究包裹碎石桩受力时的影响范围,进行了三组不同直径的包裹碎石桩和一组未加固地基的模型试验。通过在承压板之上及其周围土体表面布设百分表,得到了承压板及其周围土体表面的位移;在桩体和桩周围土体内不同深度布置土压力盒,监测了桩体和土体内的应力分布。试验分析结果表明:包裹碎石桩改善了土体的承载力性能,减小了土体表面的位移量,包裹碎石单桩复合地基相比于未加固地基(河沙)的极限承载力约提高了32%;在距离包裹碎石桩中心两倍承压板直径范围之外,基本上没有变形和应力的分布,即包裹碎石桩影响范围的宽度约为四倍承压板直径;包裹碎石桩受力主要影响深度在三倍桩径范围内。     

地下连续墙基础沉降数值分析

基于黄土的物理力学特性,利用高度非线性有限元分析软件MSC.MARC,采用Druker-Prager模型对黄土地层中地下连续墙基础的沉降进行了三维有限元数值模拟,计算结果表明:墙芯土的竖向变形主要发生在墙顶附近;墙端以下土体的竖向变形随着深度的增加而迅速减小;墙端下约1.5倍的基础宽范围内土体的竖向变形为整个基础沉降的主要部分。     

基于结构与填土相互作用的涵管内力影响参数分析

涵管周围土体的应力状态与半无限大均质弹性土中的应力状态不同,由于涵管与周围填土的相互作用,管周存在不同程度的土压力集中现象。因此,考虑涵管与土相互作用的结构分析方法,更能反映涵管的实际受力状态。论证了这种方法的合理性,在此基础上,通过涵管内力影响参数的分析,研究涵管与填土的相互作用特性。结果表明,涵管内力随周围填土变形模量与涵管刚度比值E/E1 I的增大而减小;通过涵管结构与土的相互作用分析,对涵管刚度以及填土土性和密实度等内力影响因素进行综合设计,可以创造条件改善涵管的受力状况。     

滑移面为直线假设下的斜坡稳定分析

假定斜坡的滑移面为直线,用极限平衡法推导了倾斜边坡的临界高度,解出了倾斜边坡中安全系数最小的滑动面的位置,确定了边坡中稳定土体的临界角度.这些结果都用解析式表达出来,为边坡的稳定分析和设计提供了可靠的理论依据.     

公路涵管结构设计方法研究

结合试验结果和工程调查资料,对公路规范、铁路规范、美国公路规范的涵管结构设计方法进行了比较分析,同时提出考虑涵管与土共同作用的设计计算方法,给出涵管截面弯矩计算公式。分析表明美国公路规范、铁路规范方法和共同作用分析方法的计算结果与试验结果接近,设计方法合理;公路规范方法求得的涵管截面弯矩值相对偏小,设计偏不安全;与规范方法相比,共同作用设计计算方法,可以综合反映涵管结构因素和周围土体性质对结构受力的影响,在理论上更合理。     

深埋隧道拉裂-滑移式片帮力学机理研究

针对深埋隧道开挖引起的侧墙片帮问题,以深埋隧道侧墙拉裂-滑移式片帮为研究对象,根据摩尔-库伦准则和片帮体极限平衡方程,建立了片帮体在支承压力、自重应力及剪切面上滑移力共同作用下的受力模型,推导了片帮岩体的前缘高度、水平坍塌宽度、后缘张拉裂隙深度及其上下限值的理论公式。分析了岩体重度、黏聚力和内摩擦角对隧道侧墙前缘高度、水平坍塌宽度及后缘张拉裂隙深度的影响。结果表明,隧道侧墙发生拉裂-滑移式片帮时的水平坍塌宽度与侧墙岩体黏聚力和内摩擦角成负相关关系,与岩体重度和侧墙高度成正相关关系;而片帮体后缘张拉裂隙深度却与侧墙岩体黏聚力和内摩擦角成正相关关系,与岩体重度和侧墙高度成负相关关系。当岩体重度和侧墙高度一定时,可通过增加岩体的黏聚力和内摩擦角来控制侧墙的拉裂-滑移式片帮。侧墙单斜面剪切破坏是拉裂-滑移片帮的一种极限情况,当侧墙岩体的力学指标满足一定条件时,侧墙岩体由拉裂-滑移发展为单斜面剪切片帮。在此基础上分析了某隧道区间侧墙片帮岩体的前缘高度、水平坍塌宽度及后缘张拉裂隙深度等关键参数,为深埋隧道侧墙岩体片帮的有效控制提供了可以参考的计算分析方法,为合理确定该隧道围岩支护方案提供了科学依据。     

广州某地下电缆软土地层钢板桩拔除对既有隧道影响分析

钢板桩以其整体刚度大、打拔桩容易和施工速度快等优点被广泛应用于基坑工程中,但钢板桩在拔除后,土体极易留下孔隙,从而造成地面以及邻近建构筑物开裂。从钢板桩施工特点入手,采用数值模拟方法,对软土地层条件下钢板桩拔除后产生40,100,150,200 mm 4组孔隙宽度时对既有隧道位移和受力影响,以及地表变形等问题进行了分析。结果表明:孔隙宽度越大,既有隧道位移和受力也越大,在孔隙宽度为150 mm时,拉应力增量为4.65 MPa,大于拉应力增量容许值的4.5倍;既有隧道邻近钢板桩侧的位移和受力较远离钢板桩侧要大得多;钢板桩拔除后产生的孔隙对其周边10 m范围内的土体影响显著。由此提出优化拔桩顺序、减小拔桩带泥量、周边土体加固以及加密监测等工程措施,对类似地质条件下钢板桩拔除时邻近建构筑物的保护具有一定的借鉴意义。     

基于正交试验法的顶管端头土体加固效果评价

顶管始发与到达时的端头土体加固是隧道施工成败的关键。对现有的滑移失稳理论做出改进,得出了端头土体纵向加固厚度大于洞口高度时的稳定系数计算公式;使用三维有限元数值模拟,计算拔除洞口H型钢支护和机头穿越加固区后的端头土体地表沉降;最后采用正交试验法分析了纵向加固厚度、加固强度和上覆土厚度3种因素对端头土体加固效果影响的主次关系。结果表明： 覆土厚度和加固强度对端头土体地表最大沉降值影响并不显著,而加固厚度对其影响很大,增加端头土体的纵向加固厚度可有效减小地表最大沉降值;覆土厚度与端头土体稳定系数呈负相关,加固厚度和加固强度与端头土体稳定系数呈正相关。     

大跨闭口钢箱组合梁组合桥面板有效宽度研究

为研究大跨度闭口组合钢箱梁组合桥面板的有效宽度系数变化规律,依托G1503高速公路跨吴淞江大桥建立了组合连续钢箱梁桥有限元模型,分析了不同桥梁跨度、不同箱室宽度下的跨中截面和中支点截面有效宽度系数变化规律,对比了钢桥面板和混凝土桥面板有效宽度的差异,给出了混凝土桥面板有效宽度系数建议取值。结果表明,组合桥面板的钢桥面板和混凝土桥面板横断面应力分布规律相似。钢桥面板的有效宽度与规范规定基本相等,跨中断面小约0.41%,支点断面小约4.13%;混凝土桥面板的有效宽度与规范规定差异较大,跨中断面小约3.25%,支点断面小约27.9%。组合桥面板的钢桥面板有效宽度比混凝土桥面板有效宽度大,跨中断面相差0.51%,支点断面相差5.9%,混凝土桥面板有效宽度系数可参考钢桥面板有效宽度系数折减0.9倍取值。     

软土高路堤新型加固结构拉结筋带变形的理论研究

针对现有公路软土路堤修建方法存在工期长、费用高、工后沉降难控制等问题,提出一种公路软土路堤新型加固结构体系。它由柔性结构(拉结筋带)和刚性结构(连续桩板墙结构)相结合而成的力学闭合结构体系。在不考虑土摩阻的情况下,结合此体系中柔性拉结筋带的微段单元在土体中的受力平衡条件,推导出柔性结构在土体中的变形方程,并分析了不同的路堤宽度、填土高度及地基系数对其变形所产生的影响。结果表明:对柔性结构变形最主要的影响因素是地基系数和填土高度。     

CFG桩复合地基条件下基坑围护结构变形分析

以珠海某地下通道基坑工程为背景,研究CFG桩复合地基整体抗压、抗剪强度的相关参数,通过理论计算结果、有限元计算结果与监测数据的对比,进行不同CFG桩复合地基参数对围护结构变形的影响研究。结果表明:CFG桩复合地基的加固作用,不仅体现在控制土体竖向沉降,还可减小土体侧向变形;采用复合地基整体强度计算方法确定的参数进行有限元计算,计算值与监测值吻合度较高;增大CFG桩复合地基加固宽度、加固深度,可有效减小围护结构变形,但加固宽度、加固深度分别大于2倍、2.5倍基坑开挖深度后,影响作用不再显著。     

公路强制控速设施试验研究

为了研究强制控速设施结构形式(高度和宽度)对重型货车的影响,以8种不同结构形式的强制控速设施为试验对象,采用重型货车进行了实车道路试验,并用五轮仪和32通道数据采集仪记录了实车试验时的试验车速、车轴加速度、车身加速度数据.然后根据振动理论建立了以车轴加速度峰值和车身加速度峰值为因变量,以强制控速设施高度、宽度及试验车速为自变量的非线性三元回归模型,并利用最小二乘法则求出了模型系数的估计值,获得了回归方程,最后对回归结果进行了分析.分析结果表明:车轴加速度峰值和车身加速度峰值与强制控速设施高度成正比;车轴加速度峰值和车身加速度峰值与车速和宽度的比值成二次曲线关系;对于同一强制控速设施宽度,车身加速度峰值曲线最大值所对应的车速为车轴加速度峰值曲线最大值所对应车速的1.65倍.     

砂层盾构隧道端部土体滑移破坏模式分析

为了分析盾构进出洞时隧道端部土体的失稳破坏模式,为端部土体合理加固范围的确定提供理论依据,基于颗粒流分析程序(PFC),对砂层盾构隧道端部土体的失稳破坏过程和机理进行了数值分析,并采用FLAC3D程序进行对比验证。根据土体滑动规律,给出一种对数螺旋线与直线组合的滑动破坏模式,运用颗粒流计算数据对滑动面进行曲线拟合,并进行相关性分析和显著性检验,得到颗粒摩擦因数取不同数值时的土体滑移面曲线方程。研究结果表明:隧道端部连续墙破除后,土体先在洞门附近发生局部破坏,随后土体颗粒松动破坏向内部发展,颗粒逐步发生位移重定向,最终在土体内部形成了一条显著的滑动破坏面,若隧道埋深较浅,滑动面将延伸贯通至地表;随着土体强度的增高,土体滑移直线倾角变大,对数螺旋线初始半径变小,土体破坏范围相应变小,端部土体越稳定,反之,端部土体滑移范围就会变大,稳定性变差;端部土体经过局部加固后,土体变形较小,内部不能形成滑动面,端部土体稳定性得以提高。     

汶川地震岩质边坡崩塌机理分析

为研究岩质边坡的地震崩塌机理,对汶川地震广岳铁路沿线岩质边坡进行震害调查,发现与拟静力分析的滑移假设不同,地震作用下块体崩塌具有抛射特征。通过对楔形块体岩质边坡模型进行有限差分动力数值计算,发现水平地震动作用下块体顶部会产生0.9倍水平向峰值加速度的垂直向峰值加速度,块体内部的水平向峰值加速度约为相同高度完好岩体水平向峰值加速度的2倍;块体在强地震作用下产生的是斜向下抛射运动而非平抛运动,初始速度矢量与水平面的夹角约为41.6°。研究初步揭示了岩质边坡在地震作用下的崩塌机理,为深入揭示块体的地震动响应规律奠定了基础。     

干湿循环作用下膨胀土边坡失稳机理研究

以云南某道路工程为依托,采用室内试验的方法分析了干湿循环对土体开裂、渗透性和强度衰减的影响,揭示膨胀土路堑边坡3种典型的失稳模式:一是干湿循环作用下的边坡浅层流滑;二是高渗透夹层吸水膨胀导致的局部崩塌;三是老滑坡裂隙带强度控制的深层滑移.进而深入分析其影响因素及破坏机理,并介绍了具体加固处理措施,为类似膨胀土区域路基工...     

有限土体主动土压力数值计算及参数分析

为研究填土宽度、粘聚力、内摩擦角和计算深度等对墙后有限宽度土体主动土压力分布的影响,建立有限土体数值计算模型,结合工程算例,将有限元法与前人提出的几种有限土体主动土压力计算方法进行对比分析。结果表明,在同一深度处,有限土压力随土体粘聚力的增大而减小,随摩擦角和计算宽度的增大而增大;主动土压力随有限土体宽高比的变化呈上凸曲线,在一定填土宽度范围内,墙背和已有建筑物墙背越粗糙,摩擦系数越大,主动土压力越大;有限元法的分析结果与基于极限平衡理论及平面滑裂面假定的有限土体主动土压力计算方法的结果最相近。     

扁铲侧胀试验在地铁工程勘察中的应用

通过对某市地铁勘察工程中扁铲侧胀试验与土工试验成果的对比,发现扁铲侧胀试验得到的土体参数与土工试验参数有很好的相关性,基本能判别土的类型和土体的重度,扁铲侧胀试验得出的场地土的扁铲侧胀模量MDMT和不排水抗剪强度CUDMTs约为相应土工试验压缩模量ESO-0.2s和Cu的1.5倍.     

平移模式下有限空间无黏性填土挡墙主动土压力模型试验研究

由于建设用地紧张,在工程中时常存在新建挡土结构紧邻已有结构,墙后填土宽度有限的情况。因不满足半无限土体的基本假定,在此类工程中采用经典理论预测土体的破坏模式及其极限状态土压力,结果与实际有较大偏差。通过活动挡墙模型试验,观测不同宽度条件下墙后填土主动极限状态的破坏过程及破坏模式。试验结果表明:土体宽度的压缩使得破坏滑动面的倾角增大;当土体宽度足够小时,破坏滑动面发展至墙面后反射形成第二道滑动面发展至土表。建立二类土压力计算模型,采用极限平衡法推导了平动位移模式下有限宽度无黏性填土主动土压力计算式,计算结果与已有研究数据对比验证了其适用性。     

钢-混组合梁剪力钉抗剪性能试验研究

为研究钢—普通混凝土与钢—钢纤维混凝土组合梁剪力钉的极限抗剪强度及破坏形式,根据某实际钢—混组合桥梁结构,设计2种钢—混组合梁剪力钉试件进行极限抗剪强度推出试验,根据试验结果拟合试件荷载～滑移曲线,并与不同规范计算得到的剪力钉抗剪承载力进行比较分析.结果表明:钢—钢纤维混凝土组合梁剪力钉的极限抗剪承载力较钢—普通混凝土组合梁剪力钉高约16％;其极限承载力对应的滑移值约为钢—普通混凝土组合梁剪力钉的2～2.5倍;钢—钢纤维混凝土组合梁破坏特征为剪力钉全部被剪断,钢—普通混凝土组合梁破坏特征为混凝土被压裂.由各公式得到的试件抗剪承载力均偏于保守.     

管桩处理软基的圆管涵受力特性离心模型试验

为探明管桩处理对软基中高填方圆管涵受力特性和填土沉降变形的影响,通过离心模型试验,分析了管桩桩距为1.5、2.0、2.5m和无管桩时的土压力、涵顶垂直土压力集中系数Ks、沉降变形以及涵洞结构应力的变化特征,并提出相关工程技术建议。研究结果表明:土压力、Ks值与管桩桩距呈负相关,土层内外沉降差绝对值与管桩桩距呈正相关,管桩桩距大于2.0m后,管桩处理对涵洞受力和填土沉降变形的影响越来越小;当管桩桩距为1.5m～2.5m时,对应的等沉面高度变化范围为5.7m～6.1m,并且随着桩距的增大,等沉面高度逐渐降低,当管桩桩距为2.0m以上时等沉面高度变化不大,最终保持在5.7m左右;涵管顶上缘受压应力作用,涵管顶下缘受拉应力作用,当管桩桩距不到2.0m时涵管顶混凝土抗拉强度将无法保证安全;在地基承载力得到保证的情况下,管桩桩距以2.0m～2.5m为宜,对于实际工程有一定的参考价值。