软土地基上土工格栅加筋堤防工作性态数值分析

鉴于软土地基上土工格栅加筋堤防工作性态的预测和评价是工程设计中的关键技术之一,结合某水利工程中软土地基上的土工格栅加筋堤防结构,采用大型岩土工程专业分析软件FLAC3D对该加筋堤防运行期的受力变形特性进行了数值分析,获得了堤身应力及塑性区范围、筋材的应力分布、地基及堤身的沉降和侧向变形等工作性态规律。计算结果表明,堤身底部土工格栅加筋效果较好,能有效减小地基水平位移和堤身塑性区范围,但当加筋层数超过两层后,加筋效果不再明显。     

仰斜式锚杆挡土墙三维有限元模拟分析

结合太原市煤气化城郊森林公园水源工程左岸公路仰斜式锚杆挡土墙结构设计方案,采用ANSYS软件生死单元模拟施工完建及浸水作用下的挡土墙—锚杆—土体—地基联合变形协调发展过程,并建立非线性分析模型,对挡土墙位移及内力、土压力和锚杆拉力进行分析。结果表明,土压力增大系数为1.94;挡土墙x方向应力在锚杆作用位置处为拉应力且沿作用点向四周逐渐减小,大致呈圆环状分布;挡土墙水平位移沿墙高分布呈抛物线状,沿墙长呈对称分布,且在同一高度最小位移出现在锚杆所在位置断面;锚杆轴力随杆长的分布呈"枣核"状。可为工程设计最优方案的选择提供参考依据。     

土工格栅加筋土石坝的试验和数值模拟研究

为进一步了解土工格栅加筋土石坝的变化特性,对土工格栅和堆石料接触面特性进行了拉拔试验,发现接触面上的剪应力较大,且随上覆压力的增加而增加;试验拉拔位移主要为土工格栅的伸长量,接触面上的相对位移较小,因此加筋土石坝数值模拟应设置土工格栅和堆石料接触面变形协调,并将试验结果应用于加筋土石坝的数值模拟中,分析了土石坝加筋前后应力变形特性和动力响应的变化规律。结果表明,加筋对土石坝变形的抑制效果主要体现在地震工况下;加筋后坝体的地震永久变形有所减小,加筋对顺河向的地震永久变形抑制效果大于震陷;加筋后顺河向永久变形指向下游,最大震陷位于坝顶。     

某大型土石坝坝脚挡墙变形机理分析

常见土石坝坝脚挡墙变形破坏机理主要有地基承载力不足、地基不均匀沉降、温度效应或自身抗滑(倾)稳定性不足等。某项目土石坝坝脚棱体排水改为挡墙后，挡墙变形特征与常见起因均不相符，变形仅在挡墙伸缩缝处可见，伸缩缝呈张开、闭合或错位等变化。研究发现，伸缩缝变形是因坝体固结沉降导致挡墙产生水平位移，并与相邻挡墙间形成水平位移差有关，位移差越大变形越严重；同时挡墙水平位移大小与坝截面高度、坝基所处水文地质条件等相关。土石坝下游棱体排水改为重力式挡墙后，除按规范要求设计计算外，还应计算挡墙间水平位移差，并考虑挡墙位移、排水不畅对坝体下游排水系统的影响。研究结果对正确分析坝脚挡墙变形机制和挡墙抗滑设计具有较好的参考价值。     

天仙湖栏沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖即有坝顶加宽工程为例,采用Mohr Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

天仙湖拦沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖既有坝顶加宽工程为例,采用Mohr-Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

多相土石复合介质推剪破坏响应特征试验研究

为研究多相土石复合介质推剪破坏响应特征,分别建立土石比为4∶6、5∶5、7∶3的模型,并将模型在不同含水条件下进行推剪试验,得出不同模型在不同条件下抗剪强度指标变化规律及推剪过程中力与位移的响应特征。结果表明,浸水条件下各模型抗剪强度指标均较正常条件时有所降低,粘聚力降幅随土石含量的增大而增大,而内摩擦角约降低10%;浸水条件下各模型剪切破坏力均较正常条件下低,且模型的土石比越大,破坏时所需的剪切力越小,水平位移也越小,但破坏过程中力与位移稳定阶段响应特征更加显著。研究成果可为土石坝在特定土石配比材料下的渗漏破坏检测提供依据,还可为高速公路土石路基填料在相同压实度、不同水环境条件下的设计施工提供参考。     

近海风力机水平受荷单桩简化p-y曲线研究

开展近海风力机水平受荷单桩的现场试验,实测得到桩顶荷载-位移关系、桩身变形和弯矩,揭示水平荷载作用下桩-土相互作用规律。考虑地基土埋深效应来修正初始地基反力模量,提出适用于砂土和黏土中水平受荷桩承载特性的简化p-y曲线模型,并与实测值和API规范计算值进行对比,最后对极限抗力系数和形状参数进行敏感性分析。结果表明：简化方法计算的桩顶位移和桩身最大弯矩与实测值相对误差分别为15.6%和3.2%,提出的简化方法能提高计算精度;极限抗力系数和形状参数对水平受荷桩内力和变形均较为敏感,以变形控制为设计原则的单桩基础建议取较大值。     

基于现场试验的钢管桩分层土p-y 曲线研究

基于江苏某海上风电项目2 m直径钢管桩水平单调加载试验,实测获得桩身弯矩、桩身位移随深度变化规律——桩身最大弯矩位于泥面以下3倍桩径深度附近,桩身弯矩与位移零值点随水平荷载增加逐渐下移。基于现场试验推算浅层土反力随位移变化关系,揭示分层土中土反力受土层厚度与地基反力系数的综合影响。综合m法和双曲线法p-y曲线,考虑分层土的地基反力系数、弹簧节点影响范围、深度及桩径等因素对地基土初始刚度的影响,在此基础上该文提出双曲线法,并与m法、API规范法、双曲线法等进行比较。结果表明:m法只考虑了线弹性变形,在计算桩基的水平小变形时与实测结果接近;API规范p-y曲线计算结果偏于保守;双曲线法p-y曲线计算水平位移值偏小,结果偏于危险;该文提出的双曲线法计算结果与实测值吻合良好。     

基于大型三轴排水剪切试验的粗粒土强度特性研究

鉴于粗粒土强度受内外因影响往往随时间和空间而变化,选取塔城砂砾石试样做了大型三轴试验,研究了轴对称应力条件下粗粒土的强度特性。结果表明,体变增量为零对应于屈服强度,此时体缩变形达最大值;体变增量与轴向应变增量之比的最小值与破坏强度相对应,此时剪胀性最大;破坏强度一般比屈服强度大,且应力应变曲线软化特征越强,破坏强度与屈服强度之间的差异越大;屈服强度参数粘聚力小于破坏强度参数粘聚力,但屈服强度参数内摩擦角大于破坏强度参数内摩擦角。     

尾矿坝中土工织物滤层反滤试验研究

土工织物作为滤层在尾矿坝排渗设施中已得到广泛应用,但由于工作条件复杂,土工织物经常发生淤堵,导致其排渗能力不足,严重影响尾矿坝的安全。为进一步认识尾矿坝中土工织物滤层的反滤特性,通过改进的梯度比试验装置,对无纺土工织物和不同孔径的有纺土工织物开展了一系列梯度比试验,对比分析了其保土性、防淤堵性和透水性。结果表明,在满足保土性的前提下,有纺土工织物孔径越大,系统的梯度比越小。在长期试验中,有纺土工织物相比于无纺土工织物更易发生淤堵。因此在尾矿工程中有纺土工织物可作为一种短期的排渗滤层,不建议作为长期排渗滤层使用。     

Flyash disposal problems at thermal power stations—an experimental study

Disposal of flyash at thermal power stations is carried out in the form of ash slurry by mixing the ash with water. The ash slurry is stored in an ash pond. The water in the slurry is gradually drained out, through decanting wells, earthern embankments and over spillways, leaving the ash to deposit in the pond. It is observed that, the design of decanting wells presently being used allows a considerable amount of flyash to flow out with water, leading to the contamination of soil and the water courses. Further, it is observed that, the failure of earthern bunds of ash ponds, which results in a major damage to the environment, is mainly due to ineffective functioning of filters in the bunds. This paper presents the details of an experimental investigation carried out to study the role of geotextiles in improving the performance of decanting wells and earthern bunds. Two series of experiments were carried out. In the first series two model decanting wells were tested with geotextile lining. In the second series, a number of model earthern bunds were tested with and without geotextiles. Economics of providing geotextiles in earthen bunds is studied. The results indicated that, the use of geotextiles is economical and effective in improving the performance of decanting wells and the earthen bunds of an ash pond. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

石门电厂灰场土工布反滤试验及渗流场计算

通过对土工布垂直渗透试验和反滤试验，了解不同规格的土工布在垂向水流作用下的渗透性，并判断土工布作为粉煤灰滤层时是否会产生淤堵。为进一步优化坝型，保证灰场的安全、经济运行、节约投资，利用有限元方法计算灰坝二维渗流场，并对结果进行分析，确定最优灰坝的筑坝方案。     

某沿海吹填土堤边坡稳定的颗粒流细观模拟分析

针对浙江省宁波市沿海某围垦吹填土堤边坡稳定问题,引入颗粒流方法,借助颗粒流双轴试验标定吹填土细观参数,给出了颗粒流法土堤边坡失稳的判据,建立吹填土堤颗粒流分析模型,分别利用强度折减法和重力增加法分析了该土堤边坡的稳定性。结果表明,可直接观察土堤的失稳破坏过程和滑动面的形成;发现整个堤坡表现出上部受拉、中部受剪、底部受压的破坏形式;颗粒流法中的重力增加法的安全系数和强度折减法一致,但其边坡破坏表现为浅层滑动;对比颗粒流法与刚体极限平衡法的计算结果,两者滑坡面形状相似,但安全系数有所偏差。该方法可为沿海吹填土堤边坡设计提供参考依据。     

小断面土工织物脱水试验方法初探

针对目前国内多采用小尺寸充填管袋进行现场试验的现状,引入一种室内试验方法——小断面土工织物脱水试验,通过对不同脱水材料、初始含水率及土工织物等参数进行组合试验,分析试验数据,采用过滤、脱水效率等试验指标进行评价,获得了初步结果并提出了建设性意见。     

土工织物淤堵试验研究

针对土工管袋在填海造陆时存在的淤堵问题,以江苏省如东县洋口港滩涂淤泥与无纺布、高强度编织布、普通编织布组成的反滤系统为例,采用梯度比试验,在6、8、11三种平均水力梯度下做了9组梯度比试验,测量了土与织物系统的渗透系数、阶段渗土量、梯度比。结果表明,三种土工织物在水力梯度为8、11时,梯度比CR≤3,渗透系数较大,具有良好的反滤性能,未发生淤堵;在水力梯度为6时,土与无纺布、高强度编织布组成的反滤系统CR3,渗透系数很小,发生了淤堵,这可为类似工程提供了参考。     

黄洋麻针刺复合土工布在水土保持中的应用

在对比分析土工布类型的基础上,论述了黄洋麻针刺复合土工布的特点,指出其在治理水土流失、防止土壤沙化、改造沙漠、改善生态环境等方面发挥着重要作用,其性能优于其他土工布,可大力推广应用于水土保持工程中。     

基坑不同水位降速下土石围堰松散粘质边坡渗流特性与开挖稳定性研究

研究基坑排水后覆盖层堆积下的边坡全过程施工卸荷时土体承载变形规律,对准确判断堰坡开挖稳定性及制定合理施工方案具有重要意义。以邕宁水利枢纽一期临时土石围堰工程为例,应用非线性有限元法计算了基坑抽水期不同水位降速下的土石围堰渗流-应力场演化规律,分析了坡脚开挖变形与塑性分布、潜在塑性滑动面及失稳滑塌范围的影响。结果表明,过大的水位降速致使浸润线高度抬升、防渗墙渗控效果减弱,堰坡渗透稳定较差;采用宽片石置换淤泥层方案行之有效,覆盖浅层坡脚卸荷未形成贯通的塑性滑动面,开挖稳定性较好;深层开挖坡脚前缘先发生局部坍塌,随后靠近开挖面边坡沿着滑动面产生牵引式滑塌,滑动位置位于距离坡脚9.65~10.91m处,仅为开挖面局部土体滑坡。研究成果可为临时围堰边坡开挖方案、支护时机合理选择及后期抢险措施提供参考。     

模拟土工织物反滤作用的颗粒流分析方法

利用颗粒流（PFC）方法建立了土工织物PFC反滤模型,从细观层面分析了具有土工织物反滤结构的土体中水流挟持颗粒移动的特点及影响因素,探讨了PFC方法应用中引发的误差问题,并提出了解决方案。通过正交试验法分析了多因素影响下土工织物颗粒流反滤模型的孔隙率变化敏感性,进一步验证了土工织物淤堵试验中出现的渗透系数“峰值”现象及其产生的原因。