多元荷载作用下软基深水高桩码头结构承载特性研究*

软基深水高桩码头结构受到恶劣外海环境荷载及复杂工作荷载等多元荷载的共同作用。研究表明,船舶撞击荷载是该结构水平向控制荷载,但波浪长期循环荷载作用会引起桩周土体软化,进而导致码头结构在其它荷载作用下承载特性的劣化。鉴于此,首先基于ABAQUS有限元软件建立了深水高桩码头结构-地基土体相互作用的三维弹塑性有限元模型;然后,借助USDFLD子程序实现了同时考虑土体强度弱化和刚度衰减的模拟,进而开展了未考虑土体软化、仅考虑土体强度弱化、仅考虑土体刚度衰减以及同时考虑土体强度弱化和刚度衰减对码头结构承载特性影响的对比分析。研究结果表明,与未考虑土体软化时撞击荷载作用下码头结构安全系数相比,仅考虑土体强度弱化时其值降低14.72%,仅考虑土体刚度衰减时其值降低15.28%,同时考虑土体强度弱化和刚度衰减时其值降低19.44%,且考虑土体软化后桩周土体的塑性应变范围明显增大,极限状态时桩身应力值减小,结构稳定性显著降低。     

软黏土固结变形特性及数值模拟验证

软黏土在我国沿海地区广泛存在,且物理力学特性复杂.通过现场取样进行室内试验,研究土体的各种力学特性,并选取合适的参数进行数值计算,模拟模型试验中土体的固结变形及其演化规律,解释试验中的一些特殊现象,得到一些重要结论.在固结变形中,超软淤泥的特殊力学特性使得土体越渗越密,越密越难渗,表现出与其他土体不同的固结特性,因此,必须考虑土体渗透系数随土体孔隙比变化和土体非线性的力学特征等规律.     

基于GIS的空间变异性的水平相关距离的有关讨论

天然土体中的土性指标参数具有明显的离散性,土体性质与其所在空间坐标有关。根据Vanmarcke提出的随机场模型理论,土体的土性指标参数具有空间变异性。相关距离是描述土体空间变异性的重要参数。文中根据苏州76个钻孔的土工数据,利用GIS这个软件平台,结合地质统计学与半变异函数分析对苏州土体的空间变异性进行了相关分析,可以得出利用这种新的方法可以更加直观和方便的得出相关距离,对土体的空间变异性等得出相对直观的结论,具有一定的工程意义。     

预压法引起的土体强度增长

从堆载预压和真空预压固结过程的不同,推导获得了堆载预压、真空预压和真空联合堆载预压条件下土体强度的增长公式,并与规范公式进行了分析比较。结果表明：真空预压和堆载预压引起的土体强度的增长并不相同,堆载预压引起土体强度增长值较规范公式略小,真空预压引起土体强度增长值较规范公式略大。因此建议对按规范公式计算获得的土体强度增长值进行适当调整。     

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。     

电渗法与电渗法联合真空预压法加固超软土地基的室内试验分析对比

以滨海新区的超软土地基为研究对象,通过开展纯电渗法和真空预压联合电渗法加固超软土地基的室内试验,对比两种加固方法中土体孔隙水压力、土体沉降以及土体强度的变化,分析两种加固方法的适用性与经济性,为现场施工提供技术和数据支持。研究结果表明:真空预压联合电渗法对土体加固效果较电渗法更均匀,土体固结更完全,总耗电量是电渗法的2倍,而土体强度的提高值却是纯电渗法的7倍。     

潮汐对软基处理排水固结的影响

近海地区的地下水位会随着潮汐波动。通过对位于软基处理有效加固区和水位变动区的土体进行实地监测,研究水位变动对土体表层沉降、孔隙水压力和处理效果产生的影响。结果表明:处于水位变动区的土体孔隙水压力消散不完全,退潮引起水位下降,土体排出水分时会形成暗涌,掏走土体中的小颗粒,削弱土体稳定性和强度。因此,在相关工程中应考虑场地水位变化,可以在场地红线处推填形成围堰并布设黏土密封墙、打设钢板桩或在场地边缘和中间均匀布设降水井等,避免地下水位变动对工程质量造成影响。     

岸坡土体变形对天津港高桩码头的危害

总结了天津港高桩码头由于岸坡土体变形造成破损的型式、破损程度和分布规律,分析了岸坡土体变形引起码头基桩变位的破损机理,提出了岸坡土体变形引起码头基桩变位破损的防治对策。     

卸荷粘性土体的静止土压力系数

本文针对基坑开挖卸荷的问题,就卸荷土体的静止土压力系数、超固体土体的静止土压力系数以及正常固体土体的静止土压力系数三者之间的关系问题,进行了试验研究,目的在于强调卸荷土体静止土压力系数与加荷状态静止土压力系数的不同之处。     

强度折减有限元法分析码头岸坡稳定

岸坡稳定问题一直是工程技术界很关心的研究课题。至今,已出现了较多的岸坡稳定分析方法,如极限平衡法、有限元法等。文中就采用有限元法中的强度折减法对某码头岸坡土体的稳定性进行了分析,土体采用弹塑性D-P屈服准则,并考虑了多层土的存在,最终给出该码头岸坡土体的稳定安全系数、土体应力、塑性区和位移场。其分析获得的土体应力、塑性区和位移场是按传统极限方法进行分析所无法得到的。     

大直径钢管桩打桩拒锤的原因分析

在大直径超长钢管桩的打桩过程中,往往会因多种原因而停锤,复打时则有可能出现桩体拒锤的现象.结合渤海海域某打桩工程中出现的问题,通过分析比较本地区地质勘察资料总结当地的土体特点,根据打桩实测纪录和动力检测试验结果,对比分析打桩过程中和打桩结束后土体阻力的变化情况,深入探究打桩拒锤的原因和机理.研究结果表明,土体条件对桩体可打入性具有较大影响,打桩结束后一段时间内的土体阻力远大于打桩过程中的土体阻力.     

饱和砂土液化引起的变形研究

为了考察饱和砂土液化后的大变形及对海工结构物的影响,着重讨论了振动载荷作用下,荷幅值和频率以及土体渗透性对土体的变形的影响.为进一步分析土体变形和结构物的相互作用打下基础.     

大型浸水模型试验在多哈新港项目中的应用

土体的膨胀性能主要由土体中亲水性矿物质(高岭石、蒙脱石、伊利石)的组成和比例含量有关,土体特有的矿物成分具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性,性质极不稳定,使得膨胀土具有会随土体含水量的变化而产生隆起或沉降变形的特征。目前国内外主要采用水洗法与干筛法测定土体的液塑限,在某种程度上无法客观反映土体中亲水性矿物质的组成和比例含量关系,本文以多哈新港项目为载体,采用大型浸水模型试验研究港池开挖土体的膨胀性能,模拟港池开挖料在"全湿"极端条件下的膨胀性能,并以此参数为指导港池开挖料的使用,为项目的顺利履约创造条件,形成了良好经济效益和社会效益。     

土体蠕变作用下高桩码头变形分析方法研究

高桩码头使用过程中,土体的弹塑性变形与蠕变变形会引起较大的结构位移,进而影响结构的使用安全。文章采用修正Drucker-Prager/Cap模型和Singh-Mitchell模型模拟土体本构关系,结合三维精细有限元理论,提出了一种分析土体变形对高桩码头结构影响的数值分析方法,并将其应用于天津港高桩码头的分析计算。结果表明,该方法可以较好地反映土体弹塑性变形与蠕变变形对结构的影响,将为土体变形对高桩码头的影响研究提供一条可行的途径。     

真空预压地基土体沉降及强度增长特征

结合目前对真空预压的理论认识和工程实践,对某工程真空预压地基土体的孔隙水压力消散、沉降、物性参数、强度参数的变化特征进行分析。结果表明:孔隙负压消散量受土体扰动及沉降导致的排水板弯折和淤堵的影响较大,可能导致其不简单地随深度增大而减小;计算吹填土的沉降量时,经验系数可取大些,下部原位土体的沉降经验系数可适当取小些;加固后的土体物性参数及强度参数明显变好,且在排水板底深度以下仍有强度增长。结合监测数据的分析结果,对真空预压的有效深度和加固效果进行讨论。结果表明:土体的有效加固深度受真空负压和土体排水阻力的综合影响;在排水板深度范围内的土体加固效果明显,而该深度以下的加固效果则随深度增大逐渐降低并最终趋于无。     

大型填海造地人工岛工程土体沉降预测数值分析

在大型填海造地人工岛建设工程中,土体沉降是影响整个场区后期安全运营的重中之重.为了分析填海造地工程中土体沉降的因素,利用土体微观结构分析方法中的扫描电镜法(SEM),对场区具有代表性的淤泥、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、黏土等6种土样进行研究.通过观察不同深度处的SEM图,得到影响土体沉降的结构特征.同时结合Terzaghi一维及Biot二维固结理论两种数值计算方法,建立一维及二维蠕变模型并对比两种固结理论的数值计算结果,预测工程竣工后土体沉降规律.分析结果表明,土体本身的微观结构特征是影响场区沉降量的本质因素,两种数值分析方法得到的沉降规律和趋势基本一致.     

水平承载桩-桶基础周围土体的变形场分析

采用数字照相变形量测技术方法,对水平承载的桩-桶基础室内模型试验进行观测,分析地基土体位移发展变化规律与变形模式,得到土体的渐进性变化过程,发现土体的剪切变形轮廓线和土体的破裂面模式基本一致,被动区都为一个与土表面成一角度的三角形,主动区沿着基础轮廓展开。该结论可为分析桩-桶基础的水平承载力提供参考依据。     

印度与中国规范下标贯成果在印度ITPCL电站工程地质勘察中的应用

标准贯入试验是现场测定土体工程性质的重要原位试验,是现场快速判定土体密实度的重要依据,具有及时、可靠、经济等特点,在地质勘察中被广泛的应用。文中比较了印度规范和中国岩土工程勘察规范之间标准贯入试验的差异,结合印度ITPCL电站的工程实践结果,分别应用两国规范分析场地内的土体工程性质,对比土体分层和地基评价结果,验证了中国规范更为准确实际。     

强夯加固饱和软土地基的数值模拟方法及算例

本文通过理论分析、数值模型、与工程实例计算相结合的方法,对天津地区强夯加固饱和软土地基进行了动力耦合数值模拟分析。研究主要考虑地基土体在强夯条件下孔压的分布范围及孔压消散曲线。本文通过数值模拟,研究了不同夯锤落距、土体渗透性及土体弹性模量条件下,受强夯影响范围内土体(沿横向、纵向)最大正孔压和最大负孔压的分布规律及消散机理。并结合天津港工程实例,分析了强夯实施过程中,分层土体对正、负孔压的产生及消散规律的影响。     

分层插板真空预压法处理软土地基的试验研究

针对普通真空预压法的真空度传递不足、孔隙水压力消散过慢、工期较长和深层土体加固效果欠佳等缺点,提出了分层插板真空预压法。采用无孔密封管通过密封接头直接与下层排水板连接而插入深层土体,与普通真空预压法模型桶试验的累积沉降量、真空度、孔隙水压力、抗剪强度、含水率和出水量等指标比较表明,上层土体的各项参数大致相等,但其下层土体的各项指标具有明显优势。分层插板真空预压法能够较好地将真空度传递到深层土体,加快孔隙水压力消散,缩短工期,并取得良好加固效果。