冻融作用下基桩竖向振动动力特性研究

主要研究三维轴对称条件下饱和双层土中基桩竖向振动,通过建立饱和双层土中桩竖向振动问题的简化层间连续模型,求得了桩顶动力响应频域解析解及时域响应的半解析解,分析了冻融作用对基桩竖向振动的复动刚度的影响。提出在多年冻土地区或季节性冻土地区进行动力基础设计时,应以最不利情况为设计对象。对多年冻土,应以上部出现的最大融深来考虑,对季节性冻土,则应以未冻土来考虑。在多年冻土地区的动力基础施工中,应尽量保持地基的冻结状态,并指出冻融作用会对基桩的检测工作会产生一定的影响。     

基坑开挖卸载诱发的渗流分析

在地下水位比较高的地区开挖基坑时,卸载和坑内外水头差诱发的渗流对基坑工程有很大的影响。基于非稳定渗流理论,推导了一维渗流作用下基坑主动区和被动区的水头计算公式,并分析了主动区和被动区的水头随时间的变化规律,研究了坑内外水头变化对作用在围护结构上的孔隙水压力、土压力以及侧压力的影响。     

循环荷载作用下软土的一维固结分析

利用受恒载作用下多层地基的一维线性固结问题的解析解,给出了受循环荷载作用下单层地基考虑压缩性变化的一维固结问题的解答。单层地基被平均划分为n层,并把固结时间和荷载也相应的划分为相同的等份,这样在每一微小的时间段内土层的一维固结问题可以处理为恒载线性问题。每一层土体的压缩、回弹状态可以根据该层的有效应力加以判断,通过选择不同的压缩系数并利用现有的多层地基土的固结理论进行分析。编制了相应的计算程序,与不考虑压缩性变化的解析解进行了比较。在证明了该方法的可靠性的基础上,分析了土体受循环荷载作用下的一维固结性状,最后给出了一个工程计算实例。     

水平向渗透系数变化条件下散体材料桩复合地基固结理论研究及分析

 建立考虑排水影响区土体水平向渗透系数因施工扰动影响而逐渐变化的散体材料桩复合地基的固结定解问题,并求出其一般解。基于实际工程中桩体施工对扰动区土体水平向渗透系数影响的复杂性,选择排水影响区土体水平向渗透系数沿径向分布的3种特殊情况,给出相应特解。根据解析解结果,通过编程计算,绘制出主要因素对复合地基固结过程的影响曲线图,分析排水影响区土体水平向渗透系数变化对散体材料桩复合地基固结性状的影响。研究结果表明：土体渗透性变化对复合地基固结影响显著,桩体施工对周围土体扰动越大,复合地基固结会越慢;考虑土体水平向渗透系数变化的散体材料桩复合地基固结理论较现有的复合地基固结理论更接近实际情况。     

群桩复合地基固结性状有限元分析

在编制并验证Biot固结有限元程序的基础上,对群桩复合地基的固结变形及应力特性进行了数值模拟,并和单桩复合地基、天然地基进行了比较分析。强排水群桩和单桩复合地基的固结特性差别不大;但弱排水群桩和单桩复合地基固结度曲线的差异非常明显,群桩复合地基固结速度始终快于单桩复合地基。在桩体打穿地基的情况下,强排水和弱排水群桩复合地基的固结速度都较天然地基固结速度快;但和单桩相比,弱排水群桩复合地基加速地基固结的作用并不是特别显著。     

能量法在土钉支护结构分析中的应用

利用能量法从功率平衡的角度定量的给出了整体支护情况下土钉支护结构的极限开挖深度Hu的公式,得到了每步开挖下的安全系数ki及每步开挖深度Dhi;同时将土钉对土体的加固约束作用等效为土体的粘聚力增量,得到了似粘聚力Dc的公式。分析了支护结束极限情况下和逐步开挖情况下土钉支护结构主要设计参数对极限开挖深度iHu、安全系数ki、每步开挖深度Dhi、似粘聚力Dc的影响规律,为土钉支护结构的设计提供了一定的依据。     

多级加载下附加应力沿深度变化的单层地基一维固结

在岩土工程中,当天然土层的强度较小时,加载速率过快可能会导致地基失稳。在这种情况下,可以采用多级加载的方式来逐步提高地基强度,使地基在施加下一级更大的荷载时已固结到一定程度。另外,在很多情况下,外部荷载在地基内引起的总附加应力总是随着深度发生变化,而并非保持不变,例如,当土层中地下水位发生变化时即是如此。详细给出了一个考虑多级加载下附加应力沿深度变化的单层地基一维固结的完全显式解析解。然后,选取外部荷载二级施加的特例来分析单层地基的固结性状。最后,通过比较不同的计算项数所得的计算结果来评估所得的级数解的收敛性,以利于工程人员采用本文解时能够获得足够的精度。     

软土某深基坑开挖的实测性状和环境效应分析

介绍杭州某深大基坑工程的支护设计、施工和监测方案,并对主要监测结果作了分析。实测结果表明:深厚软土地基大型基坑的水平位移偏大,基坑开挖引起的围护结构变形及对周边环境的影响具有明显的三维空间效应,基础底板施工期间基坑的"蠕变"现象明显;坑外地表沉降呈抛物线型分布,沉降影响范围大于开挖深度的1.5倍,最大沉降位于坑外约0.62倍挖深处,最大沉降值约0.37倍挖深,最大沉降约为最大水平位移的0.3倍。     

考虑非达西渗流的比奥固结有限元分析

在经典Biot固结理论基础上,建立了考虑非达西渗流影响的固结方程,并用有限元法进行了求解.首先,引入目前广泛应用的Hansbo非达西渗流定律,简要分析了该模型及其参数情况.通过对孔压梯度进行一定简化,结合流量连续条件和力的平衡条件,获得了考虑非达西渗流的Biot固结理论控制方程.在此基础上,基于加权残数法和空间八结点单元,推导了相应的有限元方程.通过在已有程序基础上编制非达西渗流模块,实现了对上述有限元方程组的求解.最后通过与解析理论对比,验证了数值方法的可靠性.结果发现相比于考虑非达西渗流的解析理论,有限元解法误差随非达西渗流控制参数的增大而增大,但总体误差在10%以内;非达西渗流会延缓固结速率,且该影响随着非达西渗流参数的增大而变得明显.     

软黏土双层地基堆载预压固结空间概率分析

根据工程地质资料,分析固结系数的概率统计值;以双层地基为对象,研究堆载预压固结的概率分析方法和空间概率特性;采用正交试验方法,分析固结参数的不确定性及其分布对固结概率特性的影响;推导固结度均值和方差的解析计算公式,据此分析固结的空间概率特性与自相关距离的相关性;探讨方差折减系数的相关函数选取问题。研究表明,在固结后期双层软黏土地基固结系数的不确定性和概率分布对固结概率特性的影响比较显著,而压缩模量的影响不显著;固结度的均值随着固结系数的变异系数增大而减小,而它的方差则随着固结系数的变异系数增大而增大;固结系数的自相关性对固结概率特性具有一定程度的影响;方差折减系数对于自相关函数形式的选取不敏感。