粉土中刚性桩贯入模拟

该文采用非线性大变形有限元方法,考虑相应的边界条件,建立了粉土中刚性桩贯入机理分析模型,研究了此类软土中刚性桩贯入的作用规律。结果表明,刚性桩贯入粉土时,桩端处径向应力最大,沿水平向逐渐减小,应力泡范围为6倍桩径,桩端以下径向应力迅速递减;当桩端到达该深度之前,竖向是加载的;而当桩继续向下贯入时,竖向是卸载的;贯入阻力沿深度持续增大,地表隆起位移最大值发生在桩侧处且沿径向迅速递减,水平向影响距离为4D。     

围海造陆地区PHC管桩群桩的挤土效应研究

现有关于PHC管桩挤土效应的现场试验,主要关注点在于土体水平位移和孔隙水压力的变化,并未进一步分析深层土体竖向位移的变化规律以及不同场区施工顺序的影响。该文结合某围海造陆地区的工程实例,进行了70m长PHC管桩群桩的挤土效应研究。结果表明:因PHC管桩群桩施工,单区域挤土效应作用下的最大土体水平位移为107mm,底部出现"踢脚"现象,而多区域交叉挤土效应作用下的最大土体水平位移仅为39.3mm;浅层8m范围内的土体呈现隆起,而深层土体表现为沉降;超静孔隙水压力最大达68k Pa,施工结束后逐渐消散,并伴随着土体发生一定的水平回弹变形和二次沉降。     

抗滑桩加固边坡的桩土作用研究

以某路基边坡为研究对象,通过在基岩与上部土体间以及抗滑桩与土体间设置分界面单元,真实地反映了工程的实际接触情况。在此基础上,详细分析了抗滑桩加固边坡桩土的作用机理。分析表明,第1排抗滑桩在坡体的稳定性加固中起着至关重要的作用,它对于阻止上部土体的位移和承担上部土体下滑力起着重要的作用。分析揭示了抗滑桩加固边坡土压力拱的形成机理与上部土压力的传递过程,指出了桩附近土体与桩间土体的位移和应力分布特征。     

基于超重型动力触探判别砾石土液化在工程中的应用

饱和砾石土层存在地震液化的可能,但其地震液化判别,目前尚缺乏有效可靠的检测方法和判别标准,国内现行规范明确采用标准贯入临界锤击数法及相对密度法进行砂土液化复判。但由于砾石土中很难进行标准贯入试验,取值难度很大,标准贯入临界锤击数法不适用于砾石土;而水位以下饱和砂砾石层难以获取其天然密度、含水率等指标,相对密度法可操作性亦不强,导致砾石土的液化复判无可靠依据与方法。采用超重型动力触探临界锤击数法判别砾石土土体液化势,并已成功运用于工程实践,对今后类似土体液化判别有很好的参考作用。     

静力压桩引起的土体变形的研究

近年来静压桩在工程中广泛应用，静力压桩的贯入机理以及对桩周土体的影响是十分重要的课题。饱和土体中静力压桩将对桩周土体产生扰动，土体在水平向和竖向都将产生较大的位移。对于压桩引起的变形问题的研究一直是研究热点，许多学者采用了不同的方法对此问题进行研究，得到了一些有益的结论，但也各自存在一定的局限性。通过对现有的土体变形研究的主要分析方法：圆空扩张法，应变路径法，有限元法，模型试验的研究成果的简要分析，指出现有研究的不足，指出下一步研究应该考虑的问题。提出了应该采用半无限空间圆孔扩张方法，可以较好地模拟桩体的贯入。     

膨胀土中单桩承载力计算方法的探讨

膨胀土具有特殊的工程特性 ,按一般土层计算的单桩竖向承载力与桩的实际承载力相差较大。通过一个工程的计算实例并结合几个工程的承载力统计值 ,得出将桩侧土的摩擦力标准值乘以 0 5的系数比较接近实际     

静压沉桩挤土对周围道路及地下构筑物影响的数值模拟分析

该文以道路路面、地下管道、基坑为研究对象,采用Plaxis有限元软件建立基于位移贯入法的静压沉桩挤土模型,分析了静压沉桩挤土对周围道路路面、地下管道、基坑变形的影响规律。结果表明,静压沉桩挤土过程中周围道路、地下管道、基坑的水平和竖向变形不断增大,且竖向变形大于水平变形,并在沉桩中前期,道路路面和地下管道的变形增加明显,沉桩中后期,其变形增加相对变缓,而基坑变形则受基坑嵌固深度的影响,特别是沉桩入土深度超过嵌固深度后,基坑水平变形增加缓慢,坑底隆起变形则与之相反。     

不同土体条件下桩-土相互作用位移分析

为了更好地理解土体中桩的变形及破坏,采用有限元法模拟分析堆载下的土体位移以及桩体变形;探讨分析了不同土体条件如重度、泊松比、弹性模量、粘聚力等,对被动桩及桩侧土体变形的影响。结果表明:改变土体模量和粘聚力对桩和土的影响是相对较大的,且土体的粘聚力对桩土的影响起决定作用。因此,可以通过改善土的强度参数来提高被动桩桩-土体系的工作性状。     

深基坑挡土桩土拱效应特征分析

土拱效应是挡土桩工作原理的基础。采用有限元法首先研究了一个真正土拱的受力特征，以此为基础，分析了深基坑挡土桩后土体的受力状态；指出挡土桩后的土体可以分为3个区域：拱底应力区、土拱区和拱顶均匀应力区。在拱底应力区，最大主应力为拉应力；在土拱应力区，其受力特征与真正的土拱相同。给出了这3个区域的分界线特征，并讨论了荷载及挡土桩净距等因素对土拱区形状的影响。     

管桩挤土效应的现场试验与分析

结合实际工程现场试验,论述了高速公路软基处理中饱和土沉桩过程中挤土效应的影响,通过对沉桩过程中桩周土体位移的观测,分析了桩周土体位移的分布情况及随时间的变化规律,并获得了施工过程中桩间土中超静孔隙水压力随时间的变化情况,为避免施工中的挤土效应对工程质量的影响,提出了一些措施和建议,得到的一些数据和结论可为类似工程的优化设计和施工指导提供有意义的参考.     

矿山沉陷土地上建筑荷载扰动深度

阐述了矿山沉陷土地建筑利用安全性评价的一般方法，着重对相同荷载下不同地基类型竖向附加应力的传递方式进行了研究.通过数值模拟和相似材料模型等手段，对竖向附加应力在均质各向同性土体地基、层状地基和有硬岩层存在地基3种情况进行了计算和分析，得出了相同地面荷载情况下，竖向附加应力的传递深度明显不同等结论.在评价中，应根据各地的实际情况区别对待，为在建筑安全的前提下，充分利用沉陷土地提供了理论依据，具有一定的实用价值.     

基于裂纹的岩石摩擦滑移位移演化实验研究

为研究岩石破坏形成断裂面或结构面后的进一步演化特征,选用一种花岗岩制备了双穿透裂纹试件,采用双剪模型开展了摩擦滑移试验研究。用CCD相机记录试验过程中的散斑图像,并利用数字散斑相关方法对岩石摩擦滑移过程中的水平位移场、竖直位移及水平位移的演化特征进行分析。结果表明:①剪应力缓慢增长阶段的位移演化,由围压起主要作用转变为围压和剪切力共同作用,线性增长阶段则以剪切力作用为主;界面咬合程度及水平错动位移的增减变化可作为界面摩擦滑移的前兆;②水平位移场绕流现象的出现和消失,分别是试件局部和整体滑移的前兆;③位移场云图中部等值线的倾斜角度可表征围压与剪应力的关系,也可作为试件局部和整体滑移的前兆。     

软硬煤复合的煤层气水平井分段压裂技术及应用

针对软硬煤复合煤层的煤层气抽采效率低、煤层纵向剖面上抽采不均衡等问题,为了实现大面积快速、整体高效抽采煤层气,以沁水盆地赵庄井田3号煤层为例,对软硬煤分层特征进行精细评价,优化了软硬煤复合煤层中的局部硬煤段,研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气技术方法,在对水平井压裂裂缝扩展规律研究的基础上,研究了分段压裂水平井开发煤层气技术对策。研究结果表明:3号煤层软硬煤结构分层明显,软硬煤存在明显的自然伽马和电阻率测井响应特征;硬煤层中水平井压裂能形成一条复杂不规则的垂直裂缝,裂缝易于沿脆性较强的顶板岩层扩展延伸,裂缝能够扩展延伸进入软煤层,提高软硬煤的压裂增产效果;硬煤层中水平井位置和压裂施工排量是影响裂缝扩展效果的两个因素,压裂施工排量影响程度较大、水平井位置影响程度较小。针对这一特点,进一步研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气4个关键技术:①水平井射孔、压裂段优选工艺技术;②油管拖动大排量水力喷射防窜流工艺技术;③"大排量、大规模、中砂比"的段塞式清水携砂压裂工艺技术;④气/水分井同步生产精细化排水采气技术。工程试验证明,该技术能大幅度提高煤层气水平井单井产量,突破了软硬煤复合煤层低产技术瓶颈,为软硬煤复合煤层的煤矿区煤层气抽采和瓦斯灾害治理提供了技术途径。     

采动区表土水平移动对桩基作用的数值模拟研究

受地下开采的影响采动区地表会发生大幅度的沉陷和水平移动。因此建在采动区的桩基不但要承受竖向荷载，还要承受由于地表水平移动造成的附加荷载。通过对采动区桩基的受力机理的分析，表明地表土水平移动对桩的作用主要是桩与土的相对位移st造成的；采用三维有限元分析方法，得到了桩周土对桩的抗力、桩身变形、桩身最大弯矩与土位移的关系。     

竖向荷载对支盘桩水平承载性能影响的模型试验研究

 通过对仅受水平荷载和同时承受竖向荷载和水平荷载作用的支盘桩进行模型试验,研究了竖向荷载对支盘桩水平承载性状的影响。结果表明竖向荷载的存在能减小支盘桩的水平位移,减小桩侧土中的压力,降低桩身的弯矩。说明竖向荷载能提高支盘桩的水平承载力,延缓桩周土体的屈服,推迟桩身裂纹的出现,对支盘桩的承载性能是有利的。     

基于叠梁应力势函数的煤层顶板破坏研究

为了研究煤矿开采中煤层顶板的破坏程度及破坏特征，将直接顶与间接顶简化为遍布水平节理与垂直节理的叠梁模型，引入弹性力学中的应力势函数，结合摩尔-库伦强度准则分析煤层顶板的破坏域尺寸及形状|并使用3DEC软件进行进一步验证。结果表明：煤层顶板的破坏可分为由水平节理造成的离层以及由垂直节理造成的断裂|离层破坏域呈上陡下平的“类双曲线”分布、断裂破坏域呈拱形分布|随着间接顶弹性模量的增大，直接顶的离层宽度、高度明显降低|随着间接顶层高的增加，间接顶的断裂高度占比逐渐降低，离层宽度逐渐提升。这说明：当层高确定时，煤层顶板应力向硬岩转移，造成更大的破坏域面积|当岩性确定时，较大的间接顶层高可以显著降低断裂高度，转而提高离层破坏宽度。可以为煤层顶板破坏领域的工程实际问题提供理论依据。     

Gravitational stresses in anisotropic rock masses with inclined strata

This paper presents closed-form solutions for the stress field induced by gravity in generally anisotropic, orthotropic and transversely isotropic rock masses. These rocks are assumed to be homogeneous and linearly elastic continua with strata inclined with respect to a horizontal ground surface. It is found that the stress field is multiaxial. The vertical stress is always a principal stress and is equal to the weight of the overlying material. The horizontal stresses are strongly correlated to the rock mass fabric. The expressions for the gravity-induced horizontal stresses are different for rock masses deforming under conditions of no lateral strain and no lateral displacement (uniaxial strain). The gravity-induced horizontal stresses depend on several parameters such as the type, degree and orientation of the rock anisotropy with respect to the ground surface. It is found that depending on the value of those parameters, and constrained by the thermodynamic requirement that the strain energy of the rock must always be positive-definite, the gravity induced horizontal stresses can be larger, equal or less than the vertical stress. Furthermore, for a certain range of elastic properties of a transversely isotropic rock mass with inclined strata only, it is thermodynamically admissible for the horizontal stress parallel to the dip direction of the strata to be tensile.     

多类型复合顶板锚杆预应力场分布特征及支护优化

针对煤矿巷道顶板岩层结构的多样性与复杂性,通过大范围顶板原位强度测试和围岩结构窥视,对巷道顶板结构类型进行划分,对比分析了不同顶板类型和锚固参数下锚杆预应力场的分布特征,对复合顶板巷道锚固参数进行了优化,结果显示:晋能集团阳泉矿区主采煤层巷道顶板类型可分为软弱型、软硬相间型、下硬上软型和硬软相间型;无论是单一岩层还是复合岩层,锚杆预应力整体上呈“两拉一压”的分布特征;在复合岩层中,层理面是阻碍锚杆支护应力传递的主要因素,层理面越多,形成的有效压应力范围越小;通过施加高预紧力和使用大护表构件,可以有效扩大锚杆压应力区范围;通过调整锚固长度或锚杆长度,使层理面位于压应力较高的区域,可以有效避免巷道顶板垂向离层和水平错动。以软弱型顶板巷道为例,开展复合顶板巷道围岩锚固支护优化现场实践,验证了理论研究的可行性。     

地震作用下预应力锚杆岩质边坡动力特性数值模拟研究

针对以往研究对动力作用下的岩质边坡与锚固结构的联合受力特征研究较少这一不足,利用岩土工程专业软件Geostudio,建立了含预应力锚杆岩质边坡的动力有限元计算模型,模拟了在峰值加速度为0.3 g的EI-central波作用下的岩质边坡不同位置的位移、速度、应力及锚杆轴力变化规律。结果表明:地震动力作用对边坡的水平位移有累计增大效应,同时岩质边坡的水平位移具有典型的“鞭梢效应”,岩质边坡的水平位移上部大于下部,表层大于内部,同时竖向位移与水平位移相比可以忽略不计;岩质边坡的水平速度明显大于竖向速度,边坡表层的速度大于内部速度,表明地震动力作用下表层部分更容易失稳破坏。岩质边坡的最大主应力随高程的降低而增大,坡脚处的最大主应力最大,表明地震动力作用下的坡脚部分最容易破坏;地震动力作用下预应力锚杆轴力随地震波沿预应力值进行波动,随着岩质边坡高程的增大,峰值锚固力越大。研究成果可为认识地震动力作用下的岩质边坡与预应力锚杆联合受力规律提供参考。     

松软厚煤层回采工作面前方煤体不同分层应力变化特征的数值模拟

应用ANSYS软件建立了松软厚煤层回采工作面前方煤体力学几何模型,分析了沿回采方向煤体顶、底分层的水平、垂直和剪切应力变化特征及其差异性;并通过与我国煤矿常见煤岩抗压、抗剪强度特征的对比分析,分别探讨了煤体不同分层应力变化特征对其破坏裂隙程度的影响。所得结论可指导针对松软厚煤层回采工作面前方不同距离、不同分层煤体制定有效、可行的"卸压增透"技术措施,并为进一步探讨松软低透气性厚煤层瓦斯抽采理论提供新的思路和方法。