砂井地基中的有限元方法及其应用研究

阐述了二维平面应变比奥固结理论及其具体的有限元格式,详细介绍了砂井地基的两类平面应变等效方法及其原理.结合江西城门山铜矿凤爪沟尾矿坝软基处理实践,采用了以修正剑桥本构关系为基础的渗流变形耦合模型对尾矿坝施工过程中的砂井地基固结情况进行了有限元数值模拟和预测,对有限元数值模拟结果进行了详细的分析,总结了砂井地基固结过程中的位移、孔隙水压力随时间的变化规律,并与现场监测结果进行了对比、分析.结果表明:实测期内,位移的模拟值及其发展规律与实测结果比较接近,本文所使用的有限元模拟方法可以用来预测砂井地基的固结过程.该数值分析对相类似的砂井地基软基处理工程实践具有一定的指导意义.     

大直径盾构穿越桥梁桩基的安全性分析

以天津地下直径线为依托工程,以大直径盾构近距离穿越金刚桥桩基为例,利用MidasGTS软件建立三维模型,对盾构施工过程进行数值模拟,通过对比金刚桥6号和7号桩基在加固和没加固处理条件下盾构掘进对桩基位移的影响,分析了盾构穿越后金刚桥桩基的安全性.计算分析表明,选择隔离加固桩基,可有效减小盾构施工造成的桩基位移,加固效果明显,为盾构施工安全穿越金刚桥桩基提供了依据.     

基于粒子图像测速的高含水率软土真空预压试验

为了更加直观地研究真空预压过程中土体的固结变形规律,采用粒子图像测速技术（PIV）,开展高含水率软土真空预压模型试验,观测真空预压过程中塑料排水板（PVDs）周围土体位移场的变化. 结果表明：排水板周围土体产生了水平方向的位移,且随着真空预压的进行,产生水平位移的范围不断扩大;排水板近处的土体以水平位移为主,主要发生径向固结,距排水板远处土体以竖向位移为主,主要发生竖向固结,并因此形成了排水板处土体凸起而远处下沉的“土桩”现象. 结合孔隙水压力值监测结果,认为土体中不同区域的径向固结存在差异,距离排水板近处的土体排水固结更快. 另外,对于距离排水板15 cm范围内的土体,通过径向位移计算得到的固结度大于通过孔隙水压力值计算得到的固结度.     

高速公路高填方软基处理方法的对比分析

软弱地基上路基常采用碾压施工 ,由此可能导致工后水平和竖向变形稳定性的滞后现象 ,严重影响整个公路工程的施工进度 .针对京珠高速公路湖北省东西湖区段软弱路基的高填方处理工程 ,通过无砂砼小桩后处理效果和轻质材料路基施工过程中的沉降变形曲线的对比试验 ,分析了高速公路高填方软基不同处理方法的工程效果及其机理 ,具有一定的工程参考意义     

基于ART网络的高速公路软基处理决策模型

随着高速公路的修建，软土问题越来越突出，已成为影响工程质量，建设工期和工程造价的关键因素之一。对软基处理方案决策理论与方法进行研究具有重大的理论和现实意义。将自适应共振（ART）神经网络模型应用于软基处理方案的决策，对工程应用具有参考价值。实例证明，该模型的计算结果与实际结果和其他方法所得结果是一致的，且与常规优选方法相比，该模型具有实现容易，效率高等特点。     

交通荷载引起的软土地基累积沉降计算方法研究

软土地基在交通荷载下的沉降计算和稳定性保证,是修建低路堤公路的重要环节,而科学的计算方法是其前提和基础.文章以新河（青潍界）至辛庄子高速公路寿光段为例,通过利用循环荷载作用下软粘土不排水累计变形模型-Chai-Miura模型,结合利用Flac3D有限差分程序计算地基中的动、静应力,对软土地基的累计沉降进行了计算.结果表明:对修建在软土地基上的低路堤,反复的交通荷载引起的累计沉降很大,同时变形随深度衰减很快,当深度大于8m后,变形与地表的相比小得多;路基沉降速率与运行时间关系较大,且随时间非线性增长,其中累积沉降及总沉降在通车初期累计沉降发展较快,且累积沉降远大于固结沉降,占总沉降的90％多.     

深基坑与邻近建筑物相互影响的实测及数值分析

随着近年来高层建筑的大规模建设,基坑开挖深度逐渐增大,由于深基坑通常位于城市的繁华地带,且常常紧邻各种建筑物,如何处理好基坑开挖及支护等施工过程对周边环境的影响,成为基坑工程研究的关键。本文以近接浅基础建筑物的桩锚支护结构深基坑为工程背景,基于现场实测数据深入分析了桩体变形、桩顶位移和建筑物沉降等变化规律,基于Plaxis有限元软件建立数值模型,经模型计算结果与现场监测数据对比选取合理的土体本构模型,探讨了邻近建筑物基础位置和地基附加应力两个关键参数对桩锚支护结构基坑与邻近建筑物本身的影响规律。研究表明：混凝土支撑和冠梁在控制围护桩顶变形的同时会增大坑角效应的影响范围;对于基坑开挖卸载问题,HS模型相对于MC模型具有更准确的模拟效果;基坑施工主影响区域约围护结构后方2.5He（基坑开挖深度）,建筑物平均沉降最大值和倾斜度最大值位置分别位于距围护结构约0.6He和1.1He处;建筑物平均沉降值δva最大值位置与地表沉降最大值位置吻合,倾斜度最大值位置约位于地表沉降曲线反弯点处;针对本工程,当建筑物基础埋深为2.5m,基坑围护桩与建筑物中心距离在7.5-52.5m范围内变化时,建筑物平均沉降和倾斜度最大值分别约为8.3mm和0.00025;平均每增高一层建筑物,其沉降值和倾斜度分别增加约0.9mm和0.7×10-4,基坑围护结构最大侧移量增加1.4-2.0mm,其增量随层数增高而增加。     

桩网复合地基的模型试验加固效果对比研究

为了探究不同形式的桩网复合地基加固软土的效果,设计了3组复合地基进行室内模型试验。第1组为PVC管材加固软土地基,第2组为桩承式复合地基,第3组为PVC管材与砂桩复合地基。在模型箱钢板内侧壁涂上黄油,并覆以塑料薄膜来减小边界效应;在PVC管材和土工编织网（格栅）上粘贴应变片,来测试PVC桩体应力及加筋拉力;在桩间土、砂桩顶部安装土压力盒,在路面的中心、路肩处安装百分表来测定相应的变形。试验结果表明：1）对于路面、路肩的沉降及二者的差异沉降,第3组沉降值最大,第2组沉降值最小;2）PVC桩与土应力比中,第2组应力比与其它2组比较则大得多;3）格栅应变变化规律较紊乱,在相应测点的格栅应变则是第2组最大。3组试验的结果说明在软土路段,在条件允许时,宜采用桩承式路堤来加固,加固效果更好。     

软基上海堤结构优化研究

以软土地基上的海堤为研究对象,根据软土变形的时效特征和自重应力场与渗流场的耦合特性,建立软土蠕变模型和渗流作用下的耦合应力场分析模型,并采用有限元强度折减法进行稳定分析。对不同海堤结构断面型式进行了优化分析,所给出的结论可供同类工程借鉴。     

黄河放淤固堤工程淤背体排水固结规律分析

采用解析解分析了淤背体在施工完成前后淤背土体固结规律,探讨了淤土速率、淤区土的特性,特别是固结系数、排水边界条件对固结影响。结果表明：设置水平排水层后可以加速固结;相同淤土条件,淤土施工速率对固结度影响较大,当施工速率大于等于1．6m／月后,施工速率对固结度的影响更明显;相同的施工速率下,固结度随着固结系数的增大而增大,当固结系数为10^-6cm2／s量级时,施工速率对固结系数影响较明显;而为10^-5cm^2／s或10^-7cm2／s量级时,施工速率对固结度影响不大。     

港口抛填地基碎石注浆桩加固有限元分析

在港口抛填地基采用板式基础是一种可行方案,当设计荷载较大时,单纯提高基础尺寸并不一定经济。提出应用碎石注浆桩进行地基土体处理,以提高地基承载力从而避免基础尺寸过大。结合深圳妈湾港＂油改电＂高塔基础工程,应用有限元模拟地基承载力荷载试验,综合确定天然地基以及加固后复合地基的承载力,并分析了桩径、桩数、桩土相互作用等因素对复合地基承载力的影响。     

含浅层强透水层堤基的上覆砂层管涌破坏试验研究

堤基中往往存在局部浅层强透水层并形成渗流优先通道,该通道不能大幅度削减流体的水头势能,易引起堤基管涌破坏,此类堤基管涌破坏机理的研究尚不明朗,仍需进一步研究。采用砂槽试验模拟堤基渗流,试验中通过抬升水箱水位,观察砂土中细颗粒流失现象,并分析渗流量、渗透坡降、测压管水头、砂土颗粒级配、锥头阻力、沉降量等关键参数。试验结果表明,水箱水位增大至48 cm,浅层强透水层上覆砂层被“击穿”发生管涌破坏,管涌破坏分为稳定渗流阶段、细颗粒流失阶段（0.05 < d ≤ 0.075粒级砂土流失）、较细颗粒流失阶段（0.075 < d ≤ 0.1粒级砂土流失）、管涌破坏扩大阶段（0.1 < d ≤ 0.25粒级砂土流失）。管涌破坏过程中,细颗粒砂土流失,锥头阻力降低,砂土层发生沉降,且较细颗粒流失阶段的沉降较为突出。细颗粒砂土流失导致砂土层孔隙率和渗透系数上升,渗流量和渗透坡降随之增大。     

斜坡堤护坦优化研究

采用有限元数值模拟方法研究了抛石挤淤防波堤的断面形态,研究表明防波堤断面形态为淤泥面正梯形和淤泥面下倒梯形的组合。直接抛石成堤的防波堤,需加厚加宽护坦才能保证防波堤的整体稳定。结合海阳港防波堤工程,采用强度折减法,分析了16组不同厚度和不同宽度的护坦组合,得到了最优的护坦参数。     

土工格栅在桥头软土地基处理中的工程实施

为改善软土地基沉降速率,加速软土地基的固结,在施工中采用袋装砂井及土工格栅预压排水固结法,并根据土工格栅的力学特性和施工中对地基稳定性的实时监测及时调整工程进度,在保证工程质量的前提下,确保了施工工期,为实施土工格栅施工方案积累了丰富的经验.     

堤基管涌模型试验研究

针对堤基进行了管涌砂槽模型试验研究,观察并分析了管涌发生、发展并导致溃堤的过程.试验结果表明,管涌破坏均发生在透水层的顶面,只要低于临界水头,管涌就仅在一定范围内发展并最终停止,如果超过临界水头,管涌通道持续发展并最终与上游河水连通,连通管流的强力冲刷力最终导致堤基整体破坏和溃堤.     

砂桩加固吹填饱和粉砂土的应用研究

本研究分析了饱和砂土的特性及危害,提出了利用砂桩、生石灰块加固饱和 砂土作为地基的可能性,进行了饲料车间地基处理与加固设计和施工。经过了对加固桩 加载试验和实测,证明了采用砂桩和生石灰块桩加固软弱地基的设计方案是成功的,不 仅经济造价低,而且建筑物稳定安全。     

井阻对砂井地基固结作用的影响

针对不同渗透系数、不同深度及不同半径砂井的地基,分别进行了砂井地基有限元固结计算,将考虑井阻作用的砂井地基固结有限元模拟结果与巴隆理想井固结解进行对比,分析井阻作用对砂井地基固结的影响程度,论证了砂井或排水板地基设计时适当考虑井阻或排水能力的必要性。研究表明:(1)砂井的渗透系数越小,相同时间条件下砂井地基所达到的平均固结度越小;同样,相同固结度条件下所需的固结时间越长,即井阻作用越明显;砂井处理的土层深度越大,井阻作用的影响也更为显著;(2)井阻作用对地基固结度及固结时间的影响不可忽视,在有限元模拟参数条件下,对应相同固结时间,当理想井固结度达到80%时,考虑井阻情况的固结度为13%～67%,相对于理想井固结度的相对误差16%～83%;对应相同固结度,当固结度达到80%时,考虑井阻情况相对于理想井的固结时间相对误差均大于50%。