土的初始和再压缩曲线分析模型

 土的初始和再压缩过程中,孔隙比与压力关系(即e-p曲线)是天然地基沉降计算与分析的关键之一。首先在土的初始压缩变形机制及其e-p曲线特征研究基础上,引入土应力–应变关系的双曲线模型,并从完全侧限条件下土的应变与孔隙比关系入手,建立出土的初始压缩e-p曲线分析模型及其参数确定分析方法;然后,根据土的初始与再压缩e-p曲线模型的区别是其初始孔隙比与初始压缩模量不同及其产生的原因,提出再压缩土的初始孔隙比与初始压缩模量等参数确定方法,进而建立出考虑应力历史影响的再压缩土e-p曲线分析模型。本文建立的初始与再压缩e-p曲线分析模型均只包含初始孔隙比、初始压缩模量和压缩系数3个常规试验参数,模型简单,参数少,且物理意义明确。最后,通过实测与理论分析曲线的对比分析,表明了该模型的合理性与可行性。     

条形基础下地基非线性沉降的改进计算方法

 针对地基土体孔隙压缩性导致其变形力学参数变化的特征,对条形基础下地基的非线性沉降计算方法进行改进。首先,通过深入探讨附加应力和应力历史对地基土体模量影响的力学机制,分别建立地基土体变形力学参数随附加应力和应力历史变化的分析模型;然后,利用地基沉降计算的传统分层总和法,考虑地基沉降计算的非线性特征,并引入分级加载的思想,提出条形基础非线性沉降的新型计算方法,该方法不仅反映地基土体变形力学参数随附加荷载变化的特征,也反映地基土体由于初始应力水平或应力历史不同而引起的土体模量不同对地基沉降计算的影响,而且可有效地避免地基沉降计算中压缩试验曲线的使用;最后,通过工程实例计算与分析,并与实测沉降值和其他方法计算结果进行比较,表明方法的合理性与可行性。     

复合地基沉降计算

介绍了柔性桩复合地基和刚性桩复合地基的复合模量计算方法,导出将剪切位移法引入复合地基压缩模量的计算变形模量的计算式;给出Boussinesq和Mindlin联合计算附加应力的方法,为复合地基沉降的计算提出了一种更准确的方法。     

基于e–p曲线的软土地基非线性沉降的实用计算方法

软土地基侧向变形引起的沉降不可忽略。目前中国地基规范对软土地基的沉降主要是采用侧限压缩试验曲线进行一维压缩沉降计算,然后对该计算结果乘以一个经验修正系数来反映软土侧向变形等所产生的沉降,经验系数为1.1~1.7,变化大,缺乏量化取用方法。因此,侧向变形引起的沉降尚缺乏有效可靠的实用计算方法。基于e–p曲线和Duncan-Chang本构模型的概念提出了用e–p曲线求取软土的非线性切线模量Et的方法,然后把地基的沉降分解为有侧限的压缩沉降和侧向变形产生的沉降两部分。有侧限的压缩沉降采用传统的e–p曲线分层总和法计算,侧向变形的沉降用非线性切线模量Et进行分层总和法求得。模型简单、参数易获得,由此而建立了一个较简便实用的软土地基非线性沉降计算方法。并通过一个工程案例与实测结果、规范方法计算结果和有限元数值分析结果进行比较,说明方法的可行性。     

黄土隧道地基湿陷变形评价方法探讨

 隧道穿越自重湿陷性黄土地层时,可能遭受浸水作用下地基湿陷变形的附加作用而产生结构破坏。针对隧道衬砌结构的湿陷性黄土地基,结合隧道围岩及地基的自重湿陷变形特征,首先,提出浅埋隧道围岩压力、衬砌结构自重荷载构成基底压力和隧道两侧基底面分布土层自重共同作用下地基土的附加应力计算方法,以及考虑地基土自重应力的湿陷压缩应力计算方法。其次,在基本物性与构度、构度与结构压缩屈服应力、孔隙比和初始孔隙比比值与压缩应力和结构压缩屈服应力比值关系的基础上,建立自重湿陷系数和湿陷系数的计算方法。依据大厚度自重湿陷黄土场地不同埋深范围黄土具有不同自重湿陷系数门槛值的特征,得到了场地的自重湿陷变形和隧道地基的湿陷变形的计算方法。最后,通过数值计算分析,模拟隧道地基湿陷变形不同沉降差作用下衬砌结构应力场和塑性域发展,随着不均匀湿陷变形的增加,隧道衬砌结构塑性区范围不断增大,并结合铁路路基沉降控制标准,建议隧道地基湿陷变形0～5 cm为一级、5～10 cm为二级、大于10 cm为三级。     

瞬态瑞雷面波检测碎石桩复合地基承载力研究

讨论了土的变形模量同剪切波速之间的关系,并对碎石桩的变形模量进行了研究,通过对现场试验数据分析得到了碎石桩变形模量回归模型。在桩土应力比模量比公式的基础上,通过建立瑞雷波和地基土压缩模量之间的关系,建立一种利用瑞雷波确定碎石桩复合地基桩土应力比计算模型,并对其影响因素进行了讨论。通过工程实例,将计算值同静载试验值进行对比,证明了其可靠性。     

割线模量法在沉降计算中存在的问题及改进探讨

割线模量法是近几年获得青睐的计算地基沉降的新方法。分析了割线模量法与e-p 曲线法在沉降计算中产生差异的原因,主要在于定义应变的参考构形跟自重应力状态不同,以及压缩应变与压力呈双曲线关系的假定两个因素。提出一修正系数用以改进割线模量法的计算结果。针对8 个试验土样,得到修正系数随埋深逐渐减小的变化规律。结合某工程,探讨了e-p 曲线法、割线模量法和改进法的沉降计算值的差别及原因。对于符合双曲线模型的地基土体,改进的割线模量法不仅便于电算,还能提高计算精度,值得推广。     

现代地基设计理论的创新与发展

主要介绍了依据现场原位压板载荷试验而建立的一套地基设计的新理论。地基设计中地基沉降计算与地基承载力合理确定的问题是土力学中的经典问题。现代土力学理论虽然发展了土的本构模型和现代数值计算方法,解决了非线性等复杂的计算难题,但实际工程设计中,目前采用的仍是传统的半理论半经验的方法,这是土力学理论创立近百年以来都没很好解决的一个问题。问题的根本原因是什么?应如何破解?本文认为对于结构性的硬土地基,传统理论依据室内土样试验求参数,由于取样扰动等的影响,这样得到的参数不能反映原位土的特性,从而使依据这些参数计算的结果与实际结果差异大。为解决这个难题,依据现场原位压板载荷试验曲线建立了切线模量法的计算模型并反算出模型的3个土体参数:初始切线模量E_t0,黏聚力c和内摩擦角φ。该法所需参数少,物理意义明确,参数来源于现场原位试验,避免了取样扰动影响,精度可靠,可以计算基础沉降的非线性直到破坏的全过程。对于地基承载力,提出了用切线模量法计算实际基础的荷载沉降的p–s曲线,根据p–s曲线依据强度和变形双控的原则确定最合适的地基承载力的方法,实现变形控制设计,解决了以往直接由压板载荷试验曲线确定承载力存在的尺寸效应问题。对软土地基的沉降计算,在Duncan-Chang模型基础上,用压缩试验的e–p曲线构建了非线性沉降的实用计算方法,并建立了用压缩模量E_s1-2求e–p曲线的方法,这样只用压缩模量E_s1-2即可进行非线性沉降计算。由于一般饱和软土的E_s1-2为2~4 MPa,变化范围小,参数简单而较为可靠,从而使方法易于应用。该项研究为破解土力学的百年难题提供了新的思路,值得进一步发展完善,为现代地基设计提供更科学的新方法。     

现代地基设计理论的创新与发展

主要介绍了依据现场原位压板载荷试验而建立的一套地基设计的新理论。地基设计中地基沉降计算与地基承载力合理确定的问题是土力学中的经典问题。现代土力学理论虽然发展了土的本构模型和现代数值计算方法,解决了非线性等复杂的计算难题,但实际工程设计中,目前采用的仍是传统的半理论半经验的方法,这是土力学理论创立近百年以来都没很好解决的一个问题。问题的根本原因是什么?应如何破解?本文认为对于结构性的硬土地基,传统理论依据室内土样试验求参数,由于取样扰动等的影响,这样得到的参数不能反映原位土的特性,从而使依据这些参数计算的结果与实际结果差异大。为解决这个难题,依据现场原位压板载荷试验曲线建立了切线模量法的计算模型并反算出模型的3个土体参数:初始切线模量E_(t0),黏聚力c和内摩擦角φ。该法所需参数少,物理意义明确,参数来源于现场原位试验,避免了取样扰动影响,精度可靠,可以计算基础沉降的非线性直到破坏的全过程。对于地基承载力,提出了用切线模量法计算实际基础的荷载沉降的p–s曲线,根据p–s曲线依据强度和变形双控的原则确定最合适的地基承载力的方法,实现变形控制设计,解决了以往直接由压板载荷试验曲线确定承载力存在的尺寸效应问题。对软土地基的沉降计算,在Duncan-Chang模型基础上,用压缩试验的e–p曲线构建了非线性沉降的实用计算方法,并建立了用压缩模量E_(s1-2)求e–p曲线的方法,这样只用压缩模量E_(s1-2)即可进行非线性沉降计算。由于一般饱和软土的E_(s1-2)为2～4 MPa,变化范围小,参数简单而较为可靠,从而使方法易于应用。该项研究为破解土力学的百年难题提供了新的思路,值得进一步发展完善,为现代地基设计提供更科学的新方法。     

地基沉降量计算的规范法与分层总和法的对比分析

根据hooke定律,推导出地基沉降计算中平均附加应力系数的计算公式,并与附加应力系数进行了对比,导出矩形基础均布荷载条件下的平均附加应力系数公式,平均附加应力系数的物理含义是附加应力系数的对地基深度的积分平均值,其在数值上大于等于附加应力系数。计算地基沉降量时,规范法应用附加应力的积分平均值,分层总和法应用附加应力的算术平均值,分层时两者都要求地基土层压缩模量不变。     

考虑侧向变形的软土地基非线性沉降计算的简化法

软土地基侧向变形占总沉降的比例大,通常的计算方法采用有侧限的一维压缩状态下的压缩模量应用于分层总和法来计算,这样的方法不能反应侧向变形对总沉降的影响,而规范方法则在该方法计算结果的基础上乘以1.1~1.7的经验系数,以修正计算误差。但经验系数的选取具有较大的人为性。为此,在广义胡克定律的基础上推导出可考虑侧向变形的计算方法,把软土地基沉降分为有侧限的压缩沉降S_c和侧向变形产生的沉降S_d两部分,前者采用传统的e–p曲线分层总和法计算,后者采用基于e–p曲线和邓肯–张(Duncan–Chang)本构模型的概念求取非线性割线模量E_p应用于分层总和法计算,这样就可以由e–p曲线进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算。另外,鉴于工程中初始孔隙比e_0和压缩模量Es1-2(压力为100 kPa和200 kPa对应的压缩模量)是常用的参数,相对稳定且可较好反映软土的特性,建立了由e_0和E_(s1-2)求e–p曲线和e–lgp曲线的方法,从而可以求出不同应力水平下的压缩模量Esi,由Esi进行S_c和S_d的计算,实现可由初始孔隙比e_0和压缩模量E_(s1-2)进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算,为工程计算带来极大的方便。最后通过案例说明方法的可行性。     

桩-网复合地基承载及变形的数值分析

采用有限元程序,对不同荷载水平下复合地基中单桩荷载传递特性、桩间土的沉降、桩间土上的应力及桩土应力比进行了分析;同时分析了复合褥垫层的变形模量以及地基中第一层土的物性参数对桩土应力比和复合地基表面沉降及差异沉降的影响。     

单桩沉降计算理论研究

以Geddes应力解为基础，考虑土体的三向应力分布，并根据土的Duncan-Chang本构模型和基础沉降计算的修正分层总和法，建议了单桩沉降计算新理论。该理论与以往基于Geddes应力解计算单桩沉降方法相比，作了如下改进：(1)考虑了地基土的三向应力分布对单桩沉降计算的影响；(2)考虑了土本构模型(Duncan-Chang模型)，因而能计及土体非线性特性对单桩沉降计算的影响；(3)采用修正分层总和法理论，能考虑土体成层分布特性以及侧向变形对单桩沉降计算的影响。因而该单桩沉降计算方法在理论上更趋完善，而且计算量适中，适合工程应用。     

Duncan-Chang非线性地基模型的反演分析

在弹性半空间Boussinesq理论解基础上,推导得到了地基中的应力解,并给出了用应力表示的地基沉降计算公式。对于给定的q–s曲线,按照最小二乘法,用解析方法对Duncan-Chang模型参数进行反演分析,工程算例显示了该方法的正确性和实用性。反演得到的地基参数能很好地反映现场沉降试验结果。     

柔性基础下碎石桩复合地基桩土应力比及沉降计算

深入研究柔性基础下碎石桩复合地基受力变形机理,考虑到碎石桩复合地基桩体侧向鼓胀及桩体的整体性,在径向位移模式分析中引入横截面剪应力的影响,并由此建立了碎石桩鼓胀段荷载传递模式。然后,结合桩身荷载传递规律,导出了柔性基础下碎石桩鼓胀变形的控制微分方程,获得了柔性基础下碎石桩复合地基桩土应力比及沉降。最后通过实例和数值模拟分析,表明该方法具有较好的合理性与可行性,参数分析表明,增大桩土模量比和减少置换率会提高桩土应力比,荷载水平则会影响径向鼓胀变形的程度。     

考虑黄土结构性变化的地基增湿压缩变形分析

通过湿陷性黄土的侧限压缩试验,按照损伤力学复合体理论,研究了压缩应力应变曲线及其切线压缩模量的变化规律,提出了能够考虑加载及增湿耦合作用的结构损伤比,并在考虑实际地基浸水和附加应力变化的耦合作用下,建立了切线压缩模量随含水量和附加应力连续变化的函数。发现切线压缩模量随压应力的增大而减小,随含水量的升高而降低;压缩应力和增湿作用下的结构损伤性较压硬性更加突出,加荷和增湿作用过程就是黄土结构的损伤过程。基于黄土的结构损伤比,给出了地基土压缩模量随含水量和压缩应力连续变化的函数,提出的地基沉降验算方法是评价湿陷性黄土地基可能湿陷量的一条有效途径。     

分层地基模型|桩筏基础|沉降|非线性|离心模型试验

基于改进的分层地基模型,考虑桩–土–筏的共同作用,提出了刚性桩筏基础非线性分析方法。地基附加应力计算考虑土层参数的变化,采用层状弹性体系的Burmister应力解;地基变形采用分层总和法,所采用的计算参数压缩模量和一维回弹模量试验确定方便。通过简单的室内一维加卸载试验确定其随加卸载次数的变化,进一步得到桩筏基础在重复加卸载下的沉降规律。对单桩和桩筏基础进行离心模型试验,并将计算结果和试验结果进行对比分析,验证了本文方法的正确性,可应用于实际工程问题的分析。