流变理论在深基坑开挖中的应用研究

以河南某地灰粘土的室内流变试验的试验结果为例,介绍了利用土体的流变曲线确定其流变本构模型和模型参数的过程;对土体的粘弹塑性流变问题进行了有限元分析;编制了考虑土的流变特性的深基坑支护桩有限元计算程序,进行了实例计算,对计算结果进行了分析,并与实测值进行了对比;结果表明,实测值与考虑流变时的理论计算值比较吻合.     

考虑渗流与蠕变耦合作用的水库滑坡变形数值分析

水库滑坡土体的变形主要是流固耦合作用的结果,但是变形并不是立刻发生的,大都经历了一个时间发展的过程,具有典型的流变特性。本文基于某滑坡土体的蠕变试验结果,推导了扩展的Burgers蠕变模型（M-2K）,并将其推广至三维形式,应用蠕变试验数据对推导的M-2K蠕变模型进行拟合,求得了蠕变模型参数。在传统的流固耦合分析中引入了时间变量关系,构建了渗流与蠕变耦合作用的数学模型,对其进行有限元求解,并应用matlab软件编写了有限元程序。以三峡库区白家包滑坡为例,应用该程序分别对滑坡体进行了考虑蠕变及不考虑蠕变的流固耦合计算。研究结果表明：三维形式的M-2K蠕变模型拟合程度较高,能反映土体的蠕变性质;有限元计算结果说明考虑渗流与蠕变耦合作用下孔压减少值大于不考虑耦合作用下时;选取关键点的耦合及非耦合条件位移计算结果与实际的GPS位移进行比较,两种计算值与实际监测值变形趋势基本一致,考虑渗流与蠕变耦合条件下两个监测点的位移值比不考虑耦合时大,而且与实际值比较接近。研究结论表明：所建立的渗流与蠕变耦合数学模型是合理的,有限元数值求解程序是正确的,该成果为水库滑坡的预测与预报提供了更加合理和更加精确的新途径。     

考虑损伤和流变的软土路基变形分析

提出了一种考虑软土损伤和流变性质的粘弹-粘塑性损伤模型。结合堆栽预压加固软基实例，分别采用殷宗泽双屈服面模型、粘弹-粘塑性和粘弹-粘塑性损伤模型进行有限元分析。结果表明，用粘弹-粘塑性损伤模型计算的结果与实测值比较接近，说明在工程分析中同时考虑软土流变和损伤是必要的。     

基于受力控制和位移控制有限元法的隧道开挖对土体自由位移场的影响

在总结分析前人研究成果的基础上,将弹塑性有限元引入隧道分析,通过应用自编的有限元程序,建立了统一的有限元模型,对"土体-隧道"两者间的作用特征进行了研究,重点进行了两种方法的隧道开挖对土体自由位移场影响的对比分析。计算结果表明,受力控制有限元法更符合施工过程;而位移控制有限元法则与实测值更接近。     

考虑软土流变和损伤的比奥固结有限元分析

软土的变形受到流变性和结构性这两种基本特性的双重影响,计算分析中应予以同时考虑。本文基于已有的软土流变模型,提出了一种可以同时考虑这两种特性影响的软土粘弹塑性损伤本构模型,并能定量的描述原状土结构性逐步破损过程和反映施工预处理引起的初始损伤对于土体后期变形的影响。将该模型耦合Biot固结理论,导出了有限元求解方程并介绍了求解方法,编制了相应的有限元程序。结合工程实例,采用本文模型和不考虑软土流变及损伤影响的双屈服面模型分别对路基变形进行对比计算分析,验证了模型的合理性,揭示了软土地基考虑流变性及其结构性损伤在固结变形中的综合作用。     

交通荷载下加筋道路弹黏塑性有限元分析

为了研究交通荷载作用下软基加筋道路的动力响应,提出了一个土体动力弹黏塑性模型来模拟循环荷载作用下加筋道路中软土地基的动力特性,并在土工格栅和土体之间设置接触面单元来模拟筋材与土体的相互作用.在此基础上建立了软基加筋道路的动力分析模型,编制了动荷载作用下加筋软基道路变形分析的计算程序.用该程序对室内试验进行了分析,验证了程序的正确性;并用该程序对在路堤与软土地基之间铺设土工格栅的加筋道路和不加筋道路的动力特性进行了对比分析,同时还对比了考虑流变和不考虑流变的加筋道路的位移响应.结果表明,加筋对软土道路的动力响应有明显影响,同时,考虑软土的流变特性对研究加筋道路的动力响应是非常必要的.     

RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力的计算与分析

采用位移土压力计算理论,结合室内模型实测值对RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力进行计算与分析。结果表明,土压力强度沿墙高度的分布、土压力合力大小以及合力作用点的位置均与实测值基本相符合,说明在RTT变位模式下采用计算理论公式计算被动侧土压力是可行的;与n=0.78时相比,n=0时符合更好,这可能与模型箱尺寸效应以及试验箱上部土体受到扰动较大有关;随着n值的逐渐增大,土体更易达到朗肯被动极限状态。     

对地基应力解除法进行建筑物纠偏数值模拟

为研究对建筑物进行纠偏,提出了土体的一种非线性弹-粘弹性流变本构模型,并将模型成功运用于软粘土纠偏实践中,用有限元法对地基应力解除法纠偏建筑物的全过程进行了数值模拟,并对施工过程中地基应力水平场和位移场的变化转移、沉降速率随时间的变化规律及计算范围内地面的沉降量等进行了分析;结果表明:软土的流变特性对纠偏的影响不可忽略;考虑土体的流变能够较好地指导建筑物的纠偏实践.     

主动土压力与位移关系试验研究

文章以现场土压力测试为基础,考虑主动土压力与位移关系模型,通过土压力试验表明,模型计算值与实测值吻合较好,该模型能反映主动土压力随土体变形的变化规律,对软土地区基坑土压力设计与计算具有一定的参考价值。     

峰值后软化水泥土桩复合地基性能模拟分析

简述了一个峰值后软化的水泥土应力-应变关系模型;将水泥土桩、土体、桩顶压载板及桩土接触面简化成有限元集合体;考虑水泥土峰值后软化性能对水泥土桩复合地基性能进行了三维非线性有限元分析.计算的荷载-沉降曲线与现场试验测得的曲线吻合良好,验证了该模型的适用性.分析结果初步揭示了峰值后软化水泥土桩复合地基工作机制及破坏形式,以及在水泥土桩复合地基性能研究中考虑水泥土峰值后软化特性的必要性.     

复合土钉支护转角有利影响范围

基坑复合土钉墙转角处有明显的空间效应,受力变形较小,对支护结构有利,但不清楚转角定量的有利影响范围,目前设计中仍按照与基坑中部一样保守设计,为在此范围内降低土钉用量,避免保守设计,对水泥土搅拌桩复合土钉支护结构建立了全尺寸整体三维有限元模型,这种模型包含基坑的转角,能考虑基坑的空间效应,通过建立接触面单元,能考虑土体和搅拌桩、土体和土钉的相互作用,量化分析了基坑转角对支护结构受力和变形的有利影响范围,计算结果表明,基坑转角对开挖面水平位移、地表沉降、坑底隆起、土钉轴力的有利影响范围分别约为1.3、1、1、1.2倍的开挖深度。经与实际工程现场实测值对比,验证了该模型分析结果的可靠性,同时分析结果优于平面二维和局部三维有限元模型,结论为复合土钉支护结构的优化设计和安全施工提供了理论依据和研究方法。     

土体硬化模型参数试验研究及其在南昌地区基坑工程的应用

基坑开挖数值分析的关键在于土体本构的选择和计算参数的合理选取,硬化模型（HS模型）是应用较为广泛的模型之一。通过采用GDS空心扭剪试验仪（SS-HCA）和常规固结仪完成大量室内试验,获取了南昌地区软土层的硬化模型参数,对各层土参数中模量之间的比例关系进行探讨,并将试验得到的结果与相关文献的结果进行比较和总结。运用PLAXIS有限元数值计算软件,对南昌某地下室深基坑工程进行数值模拟,土体本构模型采用程序内置的HS模型。结果表明,围护桩深层水平位移的实测数据与数值计算结果基本吻合,表明获取的HS模型参数及方法适用于南昌地区基坑开挖的数值分析。     

复合土钉支护深基坑稳定性及变形的有限元分析

以泉州泉府大第商住楼基坑工程为实例,在充分研究深基坑工程概况、地层结构、支护形式及周边环境条件的基础上,基于复合土钉支护的工作原理,运用SLIDE软件对复合土钉支护深基坑进行稳定性分析,以GEO-Studio中的SIGMA/W模块进行变形特征的有限元分析,结果表明该基坑的稳定状态及变形与实际监测结果接近,该方法对基坑开挖支护过程中信息化指导施工具有实用价值.     

多层深基坑悬臂式支护面向对象的程序设计

多层土构成的深基坑，在地面荷载及地下水的影响下，其支护计算复杂。用在Ｗｉｎｄｏｗ系统下的多层土深基坑悬臂式支护面向对象的程序设计，同时采用Ｖｉｓｕｌ Ｂａｓｉｃ，Ａｃｃｅｓｓ，Ａｕｔｏｃａｄ等多种软件系统联合编程的方法，提高了软件的功能。为土钉支护，混合支护及有限元图谱支护设计的面向对象的程序设计积累的经验。     

第四纪松散沉积层深基坑降水三维非稳定流数值模拟

目的探讨长江三角洲巨厚第四纪松散沉积层深基坑非完整井降水模拟算的理论．方法采用三维有限元数值模拟理论，以上海环球金融中心深基坑降水为例，模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达149m、基坑周围挡水连续墙埋深达34m、抽水井埋深达55m．抽水井过滤器埋深为34～55m．基坑内地下水位降至埋深达26．6m的情况下的地下水复杂流动状态．结果得出的8口抽水井优化降水方案经后续工程验证正确、可靠．结论三维有限元数值模拟理论用于模拟预测此类地区的深基坑降水具有较高的可信度，采用“置大数”法处理第一类边界条件和改进单元传导矩阵调整法处理自由面边界条件能提高模型的计算速度和稳定性．     

渗透性土质下戴河大桥基坑支护分析

基于渗透性土层在渗流作用下的水土分算法原理,对戴河大桥桥墩基坑支护进行了设计与计算,运用有限元分析软件求得支护结构的变形值、基坑周围土体的沉降值等.在现场基坑开挖、降水过程中,合理设置监测点对支护变形及地表沉降实施了跟踪监测,将计算所得的支护最大变形值与实测最大变形值相比较,两者吻合较好,支护的强度、刚度、稳定性、抗管涌等性能满足建筑基坑工程检测技术规范的要求.     

隔水帷幕对深基坑降水开挖变形控制的影响

依托杭州沿江大道地下综合管廊深基坑工程,土体采用HSS模型进行有限元数值模拟,分析基坑降水开挖下基坑及邻近管线的变形,模拟结果与监测结果吻合较好,验证了有限元计算模型和参数选取的合理性。基于模拟提出隔断式基坑降水优化方案,并研究稳态渗流下隔水帷幕插入深度不同时基坑及邻近管线的变形响应。结果表明：随着悬挂式隔水帷幕深度加深,坑内外水头差线性增大,围护结构侧移峰值线性增大,管线竖向位移、坑外地表沉降线性减小;相较于悬挂式隔水帷幕,隔断式隔水帷幕对控制基坑降水引起的坑外地表沉降及邻近管线变形均有着显著优势,但对于围护结构变形控制则不利。     

盾构竖井基坑开挖有限元模拟与分析

虽然基坑工程的理论也相对比较完善,目前进坑工程正朝着超深基坑的方向发展,因此目前常用的经典土力学理论已经不能够满足现代基坑的发展要求。本文将结合实际工程的现场地质条件,通过有限元软件模拟施工并同理论计算值和实测值进行比较,已验证有限元模拟对于指导深基坑施工的现实意义。     

土体含水量对基坑支护结构受力特性的影响分析

鉴于土体含水量对基坑支护结构受力特性的重要影响,结合实际基坑工程,首先利用三轴试验,测得土体在不同含水量情况下的物理力学参数.而后,应用PLAXIS软件建立了有限元分析模型,进行了基坑支护结构受力特性的数值模拟计算,得出了含水量对基坑支护结构受力的影响特性与规律.