桩端后压力注浆灌注桩的试验研究

通过对埋置有元件的灌注桩的现场试验,来研究福州及周边地区钻孔灌注桩桩端注浆后单桩的承载特性以及荷载传递特性,结果显示桩端后压力注浆技术可以有效提高本地区钻孔灌注桩承载力,提高幅度从26.7％到56.9％不等,实际工程中个别单桩极限承载力增幅甚至达到了155％,通过本文的研究,提出了该地区桩端后压力注浆的灌注桩单桩极限承载力确定方法.     

硫酸盐侵蚀下混凝土灌注桩的损伤效应

为分析外部硫酸盐腐蚀对混凝土灌注桩截面损伤和承载力的影响,研究了硫酸根离子在混凝土灌注桩中的扩散反应规律并探讨了桩身结构性能退化的影响因素.基于Fick第二定律建立了柱坐标下硫酸根离子的非稳态扩散反应方程,采用数值方法得到了扩散方程求解的有限差分格式,并通过相关试验结果验证了理论模型与计算方法的正确性.根据化学反应生成的膨胀产物计算膨胀应变,并通过损伤演化函数计算桩身截面损伤和承载力,建立了桩基损伤度与桩身承载力的相关关系,对比分析了不同腐蚀因素和腐蚀时间对桩基损伤与桩身承载力的影响.研究结果表明:内膨胀应变和损伤在表层的发展速度比内层发展更为迅速,增大桩半径能显著提高桩基的耐久性和承载能力,而水灰比大于0.4时,桩基损伤增长幅度最大.因此,合理增加桩半径并采用较小的水灰比能有效减小桩身混凝土损伤,提高桩基的耐久性并减少桩身承载能力的损失.     

黄土地区高层建筑箱形基础的沉降分析

高层建筑采用箱形基础,施工时基坑开挖会挖去大量土体,引起地基土回弹,同时建筑荷载较大,控制基础沉降成为工程设计的关键问题之一。文中以西安小雁塔宾馆工程为依托,通过测量基坑土的回弹变形,基坑开挖和建筑物荷载对相邻地基土的变形影响以及地基土层的沉降量,分析了高层建筑箱形基础基坑开挖到建筑施工的不同阶段,基坑范围内及相邻地基土的沉降变形特征。结果表明,深基础基坑开挖引起的回弹变形约占最终沉降量的30%,且当建筑物加荷等于挖土卸荷时仍有沉降。基坑范围内地基土的沉降量远大于相邻地基土,经分析这种差异主要来源于基础边缘土体的剪切变形。     

用于触探试验分析的粒状材料本构模型之展望

讨论了用于触探试验分析的粒状材料本构模型。利用二维离散元程序,对粒状材料触探试验进行数值模拟,研究了地基中的应力路径与应力场,然后基于土力学中的最新知识,分析总结出试验中粒状材料的主要力学特点。研究表明,在粒状材料的触探试验分析中,其本构模型应当包含4个主要特性:剪胀性、率相关性、颗粒破碎和非共轴性。     

基于Pasternak地基的盾构隧道开挖非连续地下管线的挠曲

盾构隧道开挖引起地下管线挠曲的准确预估对于其损伤评估与防护控制至关重要。引入Pasternak地基模型,采用有限差分方法推导了盾构隧道开挖地层损失下带接头管线的挠曲解答。经与离心机模型试验结果及连续弹性解对比,验证了该理论解答的适用性及其在运算效率方面的优势,并给出了地基剪切刚度的取值建议。参数分析发现,接头刚度会对管线挠曲产生显著影响,随接头刚度的增大,管线最大挠度降低,挠曲线形态趋近于连续管线;此外,接头数量及其分布也会对管线挠曲产生影响,其影响程度随接头数量的增大而削弱。     

基于三维地质模型的岩土工程有限元自动建模方法

在岩土工程有限元数值模拟中,复杂的地质环境使得建模困难,模型一般都被简化处理。其结果直接影响计算的准确性。借助地质模型能最大程度地表达地质实际的特点,将地质模型和数值模型相结合,提出一种新的岩土工程有限元建模方法--CRM地质模型转化法。其核心思想是将三维地质模型经过特定方式转化为符合有限元网格要求的数值计算模型。具体转化过程为:①根据计算范围对地质模型进行区域切割;②从切割模型提取控制数据进行网格重构;③对重构模型按地层属性自动剖分有限元网格;④将网格数据导入数值分析系统完成建模。通过编程实现与实例验证,这种方法能准确生成复杂模型网格,整体建模速度快,自动化程度高,且能方便地模拟开挖过程,并可为不同的数值分析系统使用,极大地提高了前处理工作的效率。     

层状地基中桩基础的竖向荷载位移关系非线性分析方法

基于Winkler地基模型,推导了分层土中单桩处于线弹性和弹塑性状态的荷载传递矩阵,提出了单桩竖向位移内力非线性简化分析方法。考虑群桩中的"被动桩"与周围土体的相互"遮拦效应",对传统的桩–桩相互作用系数进行修正,并将其应用于刚性承台下受荷群桩和桩筏基础的非线性分析中。由于考虑了土体的成层性和桩土相互作用的非线性特性,计算模型更好地反映了土体的实际性状。计算结果与有限元计算值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。     

循环荷载下非饱和结构性黄土的损伤模型

在边界面弹塑性模型基础上,借助胶结体损伤理论与非饱和土力学,提出一个可以描述循环荷载作用下非饱和黄土力学特性的弹塑性本构模型.在损伤模型中,定义胶结体弹性衰减规律,将结构损伤与应变增量的绝对累计值联系起来;并利用土的持水曲线建立常含水量下吸力与土体应力之间的耦合作用关系.通过与循环三轴试验结果的比较,表明该模型能够较好地模拟非饱和黄土在循环荷载作用下的力学特性.     

软土地基加筋石灰土路堤离心模型试验研究

对打设竖向排水体的软土地基加筋石灰土路堤进行离心模型试验,并同时进行了1组不加筋石灰土路堤的对照试验.在地基土中及其表面埋设和安装了位移计、孔隙水压力计和土压力计,并在模型土工格栅上黏贴了应变片以测试加筋拉力.试验结果表明:(1) 加筋减少了沉降量,其减少量8%左右,加筋路堤呈现较明显的地面隆起,而不加筋路堤主要表现为沉降;(2) 加筋和不加筋路堤地基中两者的孔隙水压力基本接近,在每一堆载休止期,孔隙水压力都呈较明显的消散;(3) 加筋后,路堤堆载压力可明显扩散,加筋路堤中心下地基土压力比不加筋路堤要小6%～10%,而坡脚下土压力前者比后者大40%左右;(4) 模型格栅拉力随加速度的增大变化规律较好,在休止期拉力持续增大,与沉降规律一致.在堆载高度0～2 m期间,格栅拉力较均匀分布,其后格栅中心处拉力明显比两侧增大;(5) 加筋对提高石灰土路堤的稳定性作用明显,可考虑在石灰土中加筋以提高其抗拉强度,并可进一步提高路堤的稳定性.     

基于散体介质理论的砂土管涌机制研究

结合小比尺细观模型试验,利用基于散体介质理论的颗粒流方法,考虑流固耦合作用,对砂土管涌的发生发展过程进行模拟.模拟方案跟踪记录管涌发展过程中砂样的孔隙率、流速、颗粒接触数、移动轨迹和流失量等参量的动态变化过程.分析结果表明:管涌发展过程中,随着水头增加,颗粒逐渐流失,砂样孔隙率增大,透水性能发生变化,进而影响系统的流速和水头的反应,揭示管涌发展过程中系统几何特性和水力特性的非线性动态变化过程和相互影响特性;颗粒流失量沿渗流方向呈逐渐减小趋势,管涌发展过程中颗粒移动轨迹随机,渗漏通道形成也具随机性,是复杂水土相互作用的结果.颗粒间接触数的剧烈波动揭示管涌发展过程中细颗粒运动剧烈,与粗骨架颗粒进行不断碰撞、分开,而颗粒的流失基本上不影响整个土体的应力场.模拟结果与有关的模型试验结果较吻合,一定程度上验证了该数值方法应用于大变形和流固耦合问题研究的可行性和合理性,所揭示的结果有益于砂土管涌机制的更深入研究.