基于解析解和修正Newton-Raphson法的土层固结参数反分析研究

土体固结参数的准确性是影响土层沉降变形计算精度的重要因素,常规室内试验获得的土体固结参数受扰动较大,精度无法满足精确计算需求。基于土层固结解析解和修正Newton-Raphson方法,建立通过土层沉降变形监测值反分析土层固结参数的优化求解模型,实现了对土体固结参数(体积压缩系数、渗透系数)和初始固结时间的准确估计,可满足工程中准确预测土层沉降变形随时间发展变化的需求。     

注浆钢花管复合土钉墙的设计方法及研究

作为一种新型基坑边坡支护技术,注浆钢花管复合土钉墙支护体系有效克服了土钉墙挡土效果差的缺点,限制了桩后土体的变形,增强了土钉锚固的效果。本文基于单桩水平荷载试验反算地基土层水平反力系数,在不改变土钉墙设计方法的前提下,融入了注浆钢花管的设计内容,并通过实例计算验证了设计方法的可行性,为类似工程提供参考。     

深大沉井基础基底承载力现场试验研究

针对至今尚未解决的深层土体承载能力现场试验确定问题,依托沪通长江大桥主墩深大沉井基础的建设,利用自行研发的深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置,开展现场载荷试验,获得了沉井底部土层荷载-沉降曲线。试验结果表明:沉井底部土层极限承载力大于6.5 MPa。在此基础上,借助现有理论分析得出相应地基土体的变形模量为12.69 MPa,地基系数为36.79 MN/m^3。与现行《铁路桥涵地基和基础设计规范》相比较,地基承载力现场实测值比以安全系数2推算得到的规范值大15.3%。该测试装置的研发和试验结果的获得,为深基础基底土体承载力的现场测试提供了可靠的测试方法和设备,对于深基础设计计算理论的完善、相关规范的修订和施工工艺的优化等具有重要意义。     

地基系数变形模量及动态变形模量的测试与对比

通过对地基系数K30、变形模量Ev1和Ev2及动态变形模量Evd测试原理的对照分析,明确各自反映的土体特征及优缺点,理解各参数的真正意义。     

双桥静力触探在沪宁高速铁路地基土层定名中的应用

介绍了双桥静力触探应用于地基土层划分及定名中的操作流程和参考标准,在沪宁高速铁路镇江段的触探测试中,由触探曲线特征和参数值大小,可以快捷准确地划分出土层土类,进而得到土体的其他物理参数,确保强度和变形等理论计算的及时、合理,指导了路堤填筑等方案的科学实施,取得显著的经济效益。     

考虑变形时间效应的地基压缩层厚度试验验证

对高速铁路长期服役性能有影响的路基工后沉降主要来源于地基中具有显著时间效应变形的土层。通过离心模型试验,研究了重塑中低压缩性粉质黏土地基在路堤荷载作用下的变形时间效应;分析了地基在浅层同一加固深度、下部土层压实度改变的情况下,地基塑性变形时间效应随路堤高度的变化规律。结果表明:低矮路堤荷载作用下地基变形具有显著时间效应的土体主要分布在浅层,即使下部土层压实度改变仍不会对地基变形状态产生影响;路堤高度增加会引起地基变形具有显著时间效应的土层加厚,并超过预设的浅层加固厚度,导致下部土层的变形状态由微弱转变为显著;验证了采用时间效应法确定地基压缩层厚度的合理性。     

新建并行工程对高铁轨道位移影响的概率分位研究

目前,既有高速铁路用地范围内新建并行工程越来越普遍。在计算新建并行桥梁对既有高铁轨道位移的影响过程中,针对土层力学参数离散性大造成的计算结果可靠性难以评估的问题,建立土体-桥梁-轨道有限元模型,采用参数敏感性分析方法计算轨道位移变化对土层力学参数摄动的敏感性,提取敏感系数较大的参数,利用响应面法获得轨道变形与敏感的土层力学参量的多项式关系。根据土层参数的概率分布进行响应面函数计算,并评估计算结果的可靠度。研究结果表明：依托工程所处地区,轨道位移对含砾质黏土和粉质黏土的力学参数敏感性系数较大,其中内摩擦角对轨道位移的影响最为显著。对响应面函数进行评估,高铁轨道位移响应面预测值与有限元模型计算值的误差在1%之内,响应面函数可以代替有限元模型进行既有高铁轨道位移计算;以95%的置信水平计算土层参数变异时依托工程的桥墩位移,得到墩顶横向位移值为1.119 mm,竖向位移值为-0.725 mm,工程的可靠性较高。通过响应面拟合有限元计算结果,可以极大地提高计算效率,获得考虑土层参数离散性时既有高铁轨道位移计算结果的概率分位值,能为今后类似工程预测轨道位移提供一种可靠度分析方法。     

地基系数的比例系数m的确定

在没有试桩资料的情况下,根据动力触探击数,可以获得土层的变形模量,然后计算得到地基系数的比例系数m,降低按桥规建议表格取值的任意性。     

旋喷桩加固地基及单价分析示例

一、概述 高压旋转喷射浆液加固地基(简称:旋喷桩加固地基),就是通过钻机,将带有特殊喷嘴的注浆钢管,置入土层的预定深度后,以20MPa(约等于200kgf/cm~2)的压力旋转射流,强力冲击破坏土体,借助注浆管的旋喷和提升,使水泥浆液与崩坍下来的土体搅拌混合,经过凝结固化形成柱状体。改变地基的天然状态,增强地基的强度与稳定性,减少地基变形,满足工程使用要求。 此种地基加固方法,始于六十年代后期的日本。1972年我国开始了旋喷桩技术的试     

基于土体硬化模型的紧邻铁路基坑变形分析

研究目的:控制紧邻铁路运营线的深大基坑变形,是保证既有铁路安全运营的关键。在基坑数值分析中,其关键是选择合适的土体本构模型和计算参数。本文利用反分析的手段,通过将计算结果与现场监测数据进行对比分析,初步确定本工程采用的土体本构模型中主要岩土参数的数值,该方法对类似工程有一定的借鉴意义。研究结论:(1)利用反分析的手段,得出了本工程土体硬化模型高级刚度参数与土体压缩模量Es(0.1~0.2)的经验关系;(2)利用得到的参数,计算了基坑开挖引起的地面沉降量及围护桩弯矩值,与现场监测值及理正基坑计算结果吻合较好,目前该基坑工程已经完工,基坑围护结构保证了既有铁路安全运营的要求。(3)利用本文提出的反分析方法,通过土体压缩模量得到土体硬化模型高级刚度参数,对分析敏感环境条件下的基坑工程具有一定的参考价值。     

考虑剪切变形下基坑开挖引起下卧既有隧道的纵向变形研究

基坑开挖引起的土体卸载会使得下卧既有隧道受力变形,甚至引起既有隧道管片的开裂断裂.将隧道简化成既能考虑纵向刚度又能考虑剪切变形的Timoshenko梁,地基采用三参数Kerr地基模型,采用有限差分法并考虑隧道两端的边界条件获得隧道纵向变形解析解.通过与有限元数据、既有地基模型理论、实测工程进行对比,验证了该方法的合理性...     

均匀设计法在淤泥刚度参数确定中的应用

通过对深圳地铁12号线和平站基坑工程淤泥土层进行数值模拟计算和参数反演分析,证明硬化土模型（HS模型）除可以模拟硬土之外,对于模拟软土的土体行为也具有有效性。通过均匀设计法结合Plaxis2D有限元软件对刚度参数进行了反演分析。结果表明：均匀设计表法有效减少了参数反演分析中刚度参数取值次数和数值模拟分析次数,将有限元模拟计算与均匀设计法结合来进行淤泥土层的参数反演具有合理性;该工程参数反演的淤泥土层参考割线模量为6 MPa、参考切线模量为6.51 MPa、参考卸载再加载模量为40.6 MPa;得到了刚度参数与土体强度指标之间的一般关系式,淤泥土层刚度参数取值合理科学。     

深基坑支护结构变形预测研究与应用

利用现场监测的深基坑支护结构变形信息资料 ,结合参数优化反分析土体m值 ,根据现场地质资料和优化后的参数 ,通过有限元计算对深基坑支护系统进行变形预测 ,及时调整开挖方案和支护参数 ,此方法可以有效的指导基坑施工 ,确保施工安全     

克隆选择算法在基坑支护位移反分析中的应用

在基坑工程中,传统的位移反分析方法计算量较大,不易掌握,且求得的岩土体力学性能参数的精度较低。为此,提出应用克隆选择算法求解位移反分析问题的新方法,其核心是采用BP网络为正演工具代替有限元方法,描述土体力学性能参数和位移的非线性映射,可减少计算量,并利用克隆选择算法为反演工具,通过反演分析确定土体力学性能参数,具有较高的精度。依据该反分析方法获得的岩土体力学性能参数又可以估算下一工况的基坑位移。仿真试验结果表明了新方法的可行性和有效性。     

穿越施工中管线与土层共同变形规律分析

研究目的:为了解穿越工程中管线与土层的共同变形规律,建立管-土相互作用三维有限元模型,分析土体及管线刚度、新建隧道直径、管线与隧道净距对管线沉降和内力的影响。研究管线沉降和弯矩随管土刚度系数K的变化规律,提出柔性管线、弹性管线和刚性管线的管土刚度系数K判定值,给出管线最大弯矩和最大沉降的简便计算公式。进行室内离心模型试验及现场实测,将管线监测数据与数值模拟进行对比研究。研究结论:(1)管线沉降和弯矩均随管土刚度系数K的增大而减小;(2)当K<0.1时,管线为柔性管线,管线与土层能够协同变形不产生脱空,此情况下可把土层沉降当作管线沉降来计算管线内力;(3)当K>100时,管线为刚性管线,管线很容易与土层产生脱空,可采用土层反力作为荷载来计算管线内力;(4)当0.1≤K≤100时,管线为弹性管线,可能与土层产生脱空,宜通过考虑管土分离的有限元模型进行其受力分析;(5)本研究成果可为隧道施工中既有管线的安全评价提供理论依据。     

基于静力触探测试技术的基础沉降计算

基于现有静力触探技术的基础沉降变形研究,考虑不同地层条件,建立直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法。该方法采用经验公式初步确定基础沉降计算深度,并通过应力比法验证;采用基于静力触探锥尖阻力的线性经验公式确定土体压缩模量;采用Schmertmann基底应变影响系数间接确定地基土体竖向应力,并规定刚性边界条件下基底应变影响系数为0。工程实例的计算表明:所建立的直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法的计算结果与实测值一致性好,物理意义明确,适用于各类地层条件,应用范围广;计算过程简单,仅需手算即可完成;计算过程所需参数仅需通过静力触探原位测试获取,无需钻探、取样及室内固结试验,可避免钻探取样对试样扰动大、试验结果难以反映土体原位物理力学性质、试验数量少、代表性不够及原状样取样不便等问题。     

塑料排水板地基变形的简易计算法

塑料排水板结合预压处理法广泛应用于软土地基的处理,有效计算和分析排水板地基的变形(沉降和侧向变形)是工程设计和施工中需要考虑的关键问题。预压荷载作用下,表面排水垫层和塑料排水板径向排水边界的共同作用,促使排水板地基表层一定厚度范围内土体的孔隙水同时在竖向和水平向排出,存在明显的双向排水固结效应。当地基深度达到一定深度时,地基土则可近似认为只在水平方向排水固结。对此,基于饱和软土的竖向和水平向固结理论,推导排水板地基表面双向排水固结层厚度的近似计算公式。在考虑预压荷载施加历史的基础上,提出一种基于阶梯型等效时变荷载的排水板地基固结度的简便计算方法,并结合数值仿真计算论述该方法的适用性。结合软土地层的压缩特性及提出的时变荷载预压土层的固结度计算方法,建立预压荷载下排水板地基沉降-时间曲线的实用分析法,并将提出的固结度和沉降计算方法拓展运用于排水板地基侧向变形的预测计算,综合形成排水板地基变形分析的简易法。研究结果表明：该双向排水固结层的厚度与土体竖向与水平向排水效应的相对大小密切相关。基于典型工程案例的应用分析表明,上述方法计算所得排水板地基沉降和侧向变形与实测数据吻合良好,论证了所述方法...     

软土地区河道开挖对下方地铁隧道变形的影响及其控制措施

[目的]地铁盾构隧道因上方河道开挖卸荷产生隆起变形,可能会影响地铁隧道的正常运行。为此,应就软土地区河道开挖工程对下方地铁隧道的变形影响进行研究,并制定地铁隧道变形控制措施。[方法]介绍了案例工程的概况,采用有限元方法对其实测数据进行分析,验证了土体本构模型及参数的合理性。基于具有典型软土特征的宁波地区地层剖面和土层参数,建立了土体简化模型,依次分析了河道开挖宽度变化对下方地铁隧道变形的影响、河道开挖深度变化对下方地铁隧道变形的影响、软土层埋深对地铁隧道变形的影响。介绍了门架式土体加固措施及门架式梁板加固措施两种变形控制措施,将考虑了控制变形措施的计算模型与基准模型的有限元计算结果进行了比较分析。[结果及结论]在土体加固和河道开挖阶段,下方地铁隧道变形分别表现为沉降和隆起;河道开挖断面面积相同时,减小河道的开挖深度、增加河道开挖宽度,有利于减少下方地铁隧道变形;地铁隧道竖向位移主要由其下方土体回弹变形产生;门架式梁板加固措施对于地铁隧道隆起变形的控制效果明显。     

基坑工程开挖支护的数值计算分析

在详细分析地质条件及支护设计的基础上,运用ABAQUS软件,建立非对称分布土层的计算模型,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,对基坑开挖支护过程中土体变形和支护应力进行数值仿真。结果表明,基坑四周土体变形和围护结构内力均随开挖深度的增加而增大,当基坑两侧土层呈非对称分布时,基坑开挖过程中土层较薄一侧的土体将向远离基坑方向变形,施工过程中及时设置支护结构能有效地减少土体变形及上部支撑的内力。     

非均质边坡稳定性极限分析上限法

引入变异因子,推导土体黏聚力沿深度线性变化时的边坡极限分析上限法相关公式,研究成层土不同分布情况下的稳定性,并对极限分析法与极限平衡法中的评价指标进行对比。结果表明:对于刚体转动破坏,当坡脚土层黏聚力不变时,随着变异因子的增大,滑面对应的张角增大,但滑面位置变动微小,稳定系数近似线性增加。稳定系数和安全系数随变异因子的改变呈现相同的变化规律,但安全系数的大小与边坡坡高、土体重度和黏聚力有直接关系;考虑土体变形时,变形区内由黏聚力变化引起的损耗率是对数旋转面上的一半;坡脚土层黏聚力保持不变时,极限承载力随着变异因子的增加近似线性增加;当坡脚土层黏聚力大于坡肩时,边坡的稳定系数、安全系数和极限承载力均比土层相反分布时的要大。表明边坡坡脚土层黏聚力过小更容易造成失稳,建议采取"固脚强腰"的防护措施以确保边坡稳定。