基于非线性M-C准则的 圆形基础下伏土洞抗冲切破坏研究

针对土体材料特点,引入非线性Mohr-Coulomb准则及相关流动法则,构建圆形刚性基础下伏土洞冲切破坏模式。采用极限分析上限法推导出其极限承载力的计算公式,得出参数任意组合条件下圆形刚性基础下伏土洞冲切极限承载力。利用Plaxis 3D软件建模分析,并与理论解进行对比,验证本文方法的有效性。研究结果表明:非线性系数m对极限承载力的影响较大,在其他参数条件一定的情况下,极限承载力与m呈非线性负相关,且趋于稳定。极限承载力随土体初始黏聚力C_0,顶板厚度以及刚性基础宽度的增大而增大,随土体重度、土体抗拉强度的增大而减小。     

桥梁矩形基础承载特性的深度与宽度效应研究

桥梁矩形基础承载特性的深度、宽度效应问题尚未完全解决,以均质砂土地基为例,对桥梁矩形基础沉降、极限承载力的深度与宽度效应开展了数值计算,研究了规范提供的经验修正公式计算结果的合理性,讨论了考虑沉降控制的容许承载力的合理确定方法。计算结果表明:在上部荷载不变的情况下,基础沉降随着基础相对埋深和基础宽度增加非线性减小;极限承载力随着基础相对埋深和基础宽度增加近似线性增加;地基土的破坏模式与基础埋深有关,埋深越小越趋向于出现整体破坏,埋深越大越趋向于出现局部破坏;当基础宽度和基础相对埋深较小时,极限承载力是基础承载能力的控制性因素,当基础宽度和基础相对埋深较大时,沉降是基础承载能力的控制性因素;当基础宽度和基础相对埋深较小时规范取值偏于保守,而当基础宽度和基础相对埋深较大时规范取值偏于危险。     

嵌岩桩桩端极限承载力研究

应用广义非线性统一强度理论和滑移线场方法,基于Meyerhof求解深基础极限承载力方法得出的地基破坏滑移面模式,推导出嵌岩桩桩端极限承载力公式,并对承载力随滑移面倾角及嵌岩比的变化规律进行研究,分析嵌岩比、中主应力系数、过载系数等因素对桩端极限承载力的影响。结果表明:桩端极限承载力系数随着嵌岩比的增加而呈非线性递减趋势,且递减幅度越明显。随着中主应力系数的增大,极限承载力也随之提高。承载力系数在嵌岩比n较小时,随着过载系数hm的增大而增大;当嵌岩比n较大时,则随hm的增大而减小。现行规范所定义的桩端承载系数偏于安全。     

考虑松动区高度影响的城市深埋隧道松动土压力研究

传统的太沙基松动土压力理论是基于浅埋地层这一基本假定建立的，其对于城市深埋地层不具备适用性。在深埋土质隧道土拱效应完全发挥情况下，考虑主应力轴旋转修正无黏性土侧压力系数计算方法；基于有限差分数值平台开展不同埋深、不同内摩擦角下的有限元模拟确定深埋黏性土层的破坏模式。给出考虑主应力轴旋转和内摩擦角对松动区高度影响的深埋无黏性土、黏性土地层的松动土压力计算公式，以实现对城市深埋土质隧道上覆土压力的准确计算。修正公式计算结果与文献、数值模拟结果对比分析结果表明：在深埋情况下，无黏性土层松动土压力修正公式计算结果与文献结果吻合良好；土体强度参数会对黏性土松动区高度造成影响，即随着内摩擦角的增大，松动区高度不断减小；黏性土层松动土压力修正公式计算结果与数值模拟结果吻合良好。     

岩溶区土洞地基承载力的确定

研究目的:合理地确定岩溶地区土洞地基的承载力。研究方法:根据弹塑性理论,推求得到岩溶地基中土洞周边土体的应力状态。在土体自重应力和基底附加压力的作用下,土洞周围的土体将产生应力集中,利用莫尔——库仑屈服准则,判断土洞洞壁土体是否产生塑性破坏。当按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.5条计算地基承载力时,还应同时确保土洞周围的土体不产生塑性破坏并得到基底容许压力P值,取fa和P的较小值,即为岩溶区土洞地基的地基承载力。研究结果:推求得到了土洞地基的地基承载力计算方法和计算公式。研究结论:通过计算分析发现,地下水对地基承载力影响很大,地下水位下降,将降低地基承载力;地基中土洞内存在有充填物,且充满整个土洞时,地基的承载力大大提高。     

关于铁路路基地基承载力的讨论

现行不同铁路规范对于路基地基承载力的要求各不相同,设计人员对规范有不同的理解,有时会造成设计偏于保守,对铁路路基地基承载力设计方法进行探讨。地基容许承载力和地基承载力的特征值是地基基本处于弹性变形的界限,与基础是刚性还是柔性无关。对于有砟轨道,可允许土体局部进入塑性破坏区,可以在规范的基础上将承载力要求适当放宽。根据既有资料,提出用于极限状态设计的承载力分项系数,可为铁路地基处理极限状态设计方法提供参考。     

三轴应力下黏性土的微结构及其演化规律

利用河海大学自行研制的岩土材料微细结构光学测试系统,进行三轴应力下黏性土微结构特征参数的定量分析,研究三轴应力作用下黏性土微结构的演化规律及其力学特性。研究结果表明:重塑黏性土样在围压较低时,以均匀性破坏为主,局部化变形破坏为辅;荷载作用下,颗粒或孔隙的聚合和崩解同时发生,没有那种过程占据明显的优势;压缩过程中,颗粒所占面积增加,孔隙所占面积减小;颗粒的初始扁圆度越高,压缩过程中颗粒圆度值降低幅度越大,颗粒形状变化也越明显;随着制样含水量的提高,颗粒圆度不断增大,其空间排列变得紧密;随着具有微膨胀特性的黏性土含水量的增加,土体的强度显著下降,加载后的应变率增大。     

基于极限平衡分析的圆形浅基础破碎岩体地基承载力理论解

根据基础及荷载的对称性,将破碎岩体地基的破坏模式确定为双侧剪切破坏,破坏区分为主动区、过渡区和被动区3个部分,根据极限平衡分析,采用静力平衡分析的方法,并考虑基础形状尺寸、埋深、地基黏聚力、重度等因素对地基承载力的影响,推导出圆形浅基础破碎岩体地基承载力的理论解。通过与BELL经典公式进行对比,证明了理论解的正确性和实用性。破碎岩体地基承载力的理论解理论推导清晰,结论公式简单,为圆形浅基础破碎岩体地基承载力的确定提供一种新途径。     

倾斜基岩对地基上柔性条形基础沉降的影响

研究目的:研究倾斜基岩上柔性条形基础总沉降和不均匀沉降的计算方法,减少地基不均匀沉降.研究结论:(1) 沿着地基表面,基岩倾斜对地基总沉降的影响随之变化,对地基中心处的影响最小;当基岩倾角小于45°时,不均匀沉降受倾斜基岩的影响非常显著;(2) 在倾斜基岩影响下的沉降影响系数和不均匀沉降影响系数的建议值,可用于路堤等柔性浅条形基础的沉降计算,也可供下部存在基岩的竖向条形荷载下可压缩土体的沉降计算;(3) 由于倾斜基岩的普遍存在,为了避免因忽视倾斜基岩引起的地基不均匀沉降,而造成柔性基础设计上的失误,应加强这方面的研究.     

徐连线软土路基接触网支柱基础的研究

研究目的:改建铁路陇海线徐州至连云港电气化工程中,连云港地区表层为软黏土(海积黏土、淤泥质黏土),其下为淤泥,地基承载力低;地基沉降变形大,容易产生不均匀沉降;当受到外界扰动时易引起土体结构破坏,致使土的强度急剧下降;工程地质条件差。针对该工程软黏土路基,结合既有线路电气化改造现状,研究适用于徐连线软黏土路基接触网支柱基础的处理方案。研究结论:(1)在表层土较深的高填方地段,采用T型基础,利用基础翼缘部分主要承受垂直荷载,基础自身不会沉降,深入软土部分开挖量小,对既有行车安全影响小;(2)对路基填土厚度不足2.0m的区段,采用浅埋扩大底基础,首先换填基底材料,采取先抛片石对软土路基进行局部加强后,再填砂石土夯实,将基础底部承载力提高到设计值后,再进行扩大底基础的施工,降低基础对原状土承载力的要求;(3)浅埋扩大底基础,经现场试验验证,接触网基础顶面的水平位移、基础转角及支柱柱顶挠度满足设计要求,安全可行;(4)研究成果对于其他地区特殊地质条件下接触网支柱基础的处理方案具有较大的指导意义。     

基于SQP优化和上限法的倾斜荷载下条形浅基础极限承载力计算

对均质地基岩土体上条形基础承受倾斜荷载的情况,根据线性破坏准则和相关联流动法则,利用极限分析中的机动法,构建了一个承受倾斜荷载作用的条形浅基础的二维机动许可破坏模式.根据外力功率与内部耗能相等原理获得极限承载力的目标表达式,并把其转化成了一个求含有非线性约束的极限承载力上限解最小值问题计算模型.应用MATLAB软件平台,对建立的计算模型采用序列二次规划法(SQP法)进行了承载力上限解优化求解.研究结果表明:极限上限分析结合优化理论SQP法适用于该问题的求解;荷载的倾斜程度对条形基础地基承载力影响较大;相同计算参数条件下,构造刚性块较少的简单的相容速度场也能够求得较为精确的数值,因而计算的速度和效率也将得到大幅提高;影响参数分析表明,计算参数取值对极限承载力量值具有非线性影响且权重存在差别,将结果与已有文献资料进行了分析比较,所得结果较前人研究成果有一定改进.     

沉井基础竖向承载特性的离心模型试验研究

基于离心模型试验对饱和砂土地基中沉井基础在竖向荷载作用下的承载特性进行研究,初步掌握地基极限承载力随基础埋深和基础宽度变化的规律,并对试验结果进行对比分析,结果表明:(1)基础埋深不大于5 m时,荷载-沉降曲线为陡降型,有明显的拐点出现,可取拐点对应的荷载作为极限承载力;基础埋深不小于10 m时,荷载-沉降曲线为缓变型,未出现明显的拐点,建议取相对沉降量(基础的实测沉降量与基础宽度的比值)对应的荷载作为极限承载力。(2)在均质地基环境中,极限承载力随基础相对埋深的增加近似呈指数型曲线增长。(3)进一步推求沉井基础极限承载力随基础宽度和相对埋深变化的函数表达式,其成果可用于估算砂土地基中沉井基础的地基极限承载力。     

深海吸力式锚桩极限承载力研究

研究目的:深海吸力式基础的极限承载能力是海洋工程结构设计中的一个关键问题。准确求解吸力锚桩的极限承载力,能够为深海海洋结构物的稳定性提供技术保障;同时,研究深海吸力锚桩极限平衡条件下的失稳机理,可以为进一步深入研究极限承载力奠定理论基础。研究结论:结果表明,本文给出的位移加载模式,能够较为准确地求解水平载荷与竖向载荷共同作用情况下吸力式基础的极限承载力;吸力式锚桩的极限承载力及其稳定性,受水平载荷和竖向载荷的比值以及作用点的位置影响较大。本文工作为工程实际和理论分析提供了技术支持和理论指导。     

矩形和圆形截面重力式桥墩台双向偏心受压下截面极限承载力实用计算方法

通过对影响矩形和圆形截面重力式桥墩台在双向偏心受压下截面极限承载力计算结果的多元回归分析 ,给出一种简单、实用且能满足工程精度要求的计算公式     

南京地铁地基土标贯与物理及力学参数关系试验研究

通过标贯试验和室内土工试验,对南京地铁地基土标贯与部分物理及力学参数的相关关系进行研究,给出线性拟合关系式及其相关系数.结果表明:砂土、黏土的压缩模量、承载力、单位体积重力、黏聚力都与标贯击数成正比关系,线性相关系数绝大部分达0.95以上;黏土的内摩擦角、导热系数、导温系数与标贯击数成正比关系,线性相关系数在0.97以上;砂土、黏土的压缩系数、孔隙比、液性指数与标贯击数成反比关系,线性相关系数绝大部分达0.94以上;砂土的内摩擦角、水平渗透系数与标贯击数成反比,线性相关系数分别为0.88、0.99;黏土的比热容、垂直渗透系数与标贯击数成反比,线性相关系数分别为0.86、0.98;南京地铁地基土的以上这些物理及力学参数可用本文建立的以标贯击数为自变量的线性关系式来进行预测.     

外方内双螺旋箍筋约束混凝土柱轴压承载力计算方法

约束混凝土可以有效改善混凝土的承载性能和延性,被广泛应用于工程实践中。针对轴压作用下多重箍筋约束混凝土柱的极限承载力计算问题,参考Sheikh提出的有效约束模型理论,建立外方内双螺旋箍筋约束混凝土柱轴压下的约束理论模型。并以约束混凝土计算理论为基础,采用叠加原理和统一强度理论,推导该约束形式下混凝土柱的轴压承载力计算方法,应用有限元软件ABAQUS对该类新型约束混凝土柱进行数值模拟计算。结果表明:外方内双螺旋箍筋约束混凝土柱轴压承载力的理论计算值与模拟值吻合良好,且理论值偏于保守,多重约束混凝土的承载性能明显优于普通箍筋约束混凝土柱的承载性能。     

合肥滨湖地区深基坑锚索应用试验研究

岩土锚固技术设计取值一直比较重视现场测试,即通过原位锚索基本试验测得锚固体与土体的界面摩擦力。合肥滨湖地区某深基坑在设计前进行了锚索承载力试验,通过6根锚索拉拔试验测得该地区老粘土中的锚索极限承载力,然后对试验数据进行分析研究,得出锚固体与土层的极限粘结强度标准值,并以此作为依据进行基坑支护设计。经工程验证,设计方案在保证基坑安全性的同时也兼顾了经济性,可为该地区后期工程设计提供参考。     

浸水对湿陷性黄土中桩基承载特性影响的模型试验

湿陷性黄土桩基现场浸水试验一般情况下是先浸水然后等到黄土的湿陷性彻底发挥以后再加载使桩土体系沉降,最后趋于稳定的状态,在桩基正常使用过程中由于雨雪等原因桩基也会遇到先加载后浸水的情况。为了探究两种浸水工况对桩基承载特性的影响,设计了室内桩土模型试验。结果表明:与桩土体系先加载后浸水相比,先浸水后加载时桩基中性点位置提高,中性点位置随着浸水量的增大沿桩身向下移动,桩侧负摩阻力极大值增大46%,负摩阻力极值点沿桩身下降170 mm,桩基正摩阻力极大值提高46%,正摩阻力极值点沿桩身上升70 mm;两种浸水工况下的桩身轴力沿埋深的变化趋势都是先增大后减小的抛物线形;桩周土体在未浸水和先浸水后加载两种工况下的桩基极限承载力一样大。     

CFRP片材约束混凝土短柱徐变性能及极限承载力试验

通过不同形式轴压短柱试件727 d徐变及极限承载力试验,研究长期持续荷载下徐变对CFRP约束混凝土柱极限承载力的影响。研究结果表明:CFRP约束混凝土柱的徐变发展趋势与素混凝土柱及钢筋混凝土柱基本相同;其徐变系数明显小于素混凝土柱,且混凝土强度等级愈低,徐变系数减小愈显著,而轴压比对徐变系数的影响较小,CFRP约束圆柱体的极限应变较CFRP约束棱柱体的极限应变大;长期荷载作用引起CFRP约束柱轴心受压极限变形降低4.5%~4.8%,引起无约束柱轴心受压柱极限变形降低23.2%~35.2%;CFRP能显著提高约束混凝土的极限承载力,且CFRP约束钢筋混凝土柱承载力的提高较CFRP约束素混凝土柱要小。