下沉过程耦合欧拉－拉格朗日有限元法分析

在进行基础或结构物下沉贯入的数值分析时，常会遇到接触的处理困难、网格大变形造成的扭曲畸变等问题，引起程序收敛困难、计算失真。应用何种数值分析方法，准确的模拟下沉过程结构物和土的相互作用，已成为此领域的一个重要课题。耦合的欧拉－拉格朗日方法结合了欧拉计算方法与拉格朗日计算方法的特点，通过固定的欧拉网格及可以在网格中运动的材料，可有效的处理网格畸变等大变形分析中存在的解法困难，其接触算法可得到基础或结构物准确的应力应变状态。通过砂土中桩的静压下沉、吸力锚的自重下沉和海底管线自沉分析三个应用实例，表明ＣＥＬ有限元法可有效模拟大变形问题，所得的计算结果有较好的适用性。其分析方法和成果可为其它类型基础结构的下沉分析提供有益参考。     

采用强夯置换墩加固湿地中高速 公路路基的研究

 海拉尔至满洲里一级公路部分路线穿越海拉尔河漫滩湿地,软土层位于地表,厚度较薄,而且地下水位较高。综合考虑施工难易以及经济效益,提出强夯置换墩复合地基的设计方案,采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗料材料,形成大直径置换墩(桩)作为复合地基的骨架。强夯置换法是一种经济、简单易行的地基处理方法,但目前仍没有成熟的设计计算方法,施工前必须进行试夯以确定其适用性及加固效果。为此,进行了有限元分析,研究相同置换率条件下,桩(墩)径对加固效果的影响,为桩(墩)径的选择提供参考依据。通过试验区的试夯试验,确定施工参数,验证强夯置换法用于这类湿地地基的合理性。     

海洋采油平台打桩工程中土塞效应研究

 根据太沙基深基础计算方法提出新的土塞效应判断方法,考虑边载效应,同时考虑打桩对周围土体的影响,引入动力效应系数,并将其应用于实际工程中,实测打桩记录结果与计算结果吻合较好,可用于桩的可打入性分析。     

基于薄板理论的刚性桩网复合地基桩土应力比计算

 桩土应力比是反映刚性桩网复合地基工作特性的重要指标。根据刚性桩网复合地基的荷载传递特点,对其在路堤填土荷载作用下的桩土应力分担比进行研究。根据加筋垫层–桩–桩间土应力和位移连续条件,将加固区视为整体进行研究。结合加筋垫层的应力–应变特点,选用大挠度薄板理论模拟加筋垫层的受力和变形。考虑加筋垫层的真实边界条件,首先假定加筋垫层四角点简支其余位置自由并进行桩土应力比求解。在该假定基础之上,考虑桩土相互作用影响,通过功能原理推导出真实情况下刚性桩网复合地基的桩土应力比计算方法。采用室内足尺试验对计算方法进行验证,并综合分析褥垫层模量、桩间距、土体基床系数和桩径对桩土应力比的影响。结果表明理论计算结果与试验结果较为吻合,可为工程实践提供参考。     

基于大变形的未打穿砂井固结理论研究

 吹填土往往具有含水率高、初始孔隙比大、压缩性大等特点,加固过程中渗透系数、压缩系数及渗流路径都会发生较大变化,加固过程中砂井以下土体在砂井排水通道和真空压力下也会发生固结。基于大变形固结理论,在流动柱体坐标系下,通过建立渗流连续方程,进而推导了能够同时考虑砂井加固层及下卧土层的未打穿砂井大变形固结控制方程,并采用有限差分方法对建立的方程进行了求解。结合黏土渗透压缩模型,利用研究成果对一吹填地基浅层加固工程进行了分析,计算结果与实测结果吻合较好,证明了计算方法的可行性。     

大直径超长钢管桩溜桩机理及计算方法研究

海洋桩基平台经常采用大直径超长桩,因为桩和锤的重量很大,在沉桩过程中经常发生溜桩现象。为了便于打桩控制,判断溜桩的深度是非常必要的。该文结合实际工程对溜桩的过程和发生机理进行了探讨;提出了在溜桩状态下土阻力的计算方法:采用土的重塑指标计算桩侧摩阻力,采用别列柴策夫模式来计算砂土对桩端部环状基础的地基极限承载力;在此基础上,建立了判断溜桩范围的分析计算方法。针对南海某平台桩基沉桩过程中的溜桩问题进行了分析计算,验证了所提出的方法的合理性可供桩基设计以及沉桩施工参考。     

黏土中负压桶形基础下沉与承载特性试验及有限元分析研究

负压桶形基础是一种适宜于软土地基上的新型港口水工建筑物,在深海区域静水压力有助于桶形基础压入至海床内预定深度而完成安装,而在水深较浅的滩海则可能出现负压不足、土塞等作用影响桶形基础下沉,导致承载力不能满足设计要求等问题。此外对于桶形基础竖向承载力的计算没有现成的规范可参考,桶裙、顶板的荷载承担特性,桶土相互作用等问题也鲜有研究。因此,通过室内模型试验研究黏土中不同负压下桶形基础的下沉特性和竖向承载能力,分析下沉负压与土塞的关系,提出软黏土中桶形基础下沉就位的工程措施。并通过试验结果验证的有限元计算模型,研究竖向荷载作用下桶形基础竖向承载特性,得出适用于桶形基础竖向承载力的计算方法,为桶形基础竖向承载力的设计与计算提供依据。     

硬壳层在吹填土真空预压中的应用

 用真空预压法加固吹填土地基需要利用大型机械插入塑料排水板。提出在吹填土上吹填一层粉细砂形成硬壳层,以提高地基的承载能力,来满足插板机的承载力要求的新工艺。首先通过小比尺模型试验验证硬壳层地基对于提高地基承载力的有效性,探讨具有硬壳层的地基的承载特性和机制,采用PLAXIS有限元分析软件对硬壳层厚度与荷载宽度和承载力关系进行系统的分析计算,将数值计算结果与Vesic公式计算结果比较,对具有粉细砂形成的硬壳层对上硬下软的地基承载力的贡献做出定量的研究,并给出塑性区和位移场的开展状况,为该工艺提供理论依据。     

下伏倾斜基岩软土地区嵌岩桩基础的稳定性计算方法

该文对倾斜基岩上嵌岩桩基础的稳定性计算方法进行了探讨。针对不同的破坏模式,提出了不同的简化计算方法,并采用有限元法进行了模拟校核。该文提出的简化计算方法,以期用于分析下伏倾斜基岩地区嵌岩桩基础的稳定性。     

大直径超长桩后继打桩拒锤现象分析 及单桩承载力计算

 受到海上施工条件的限制,特别是大直径超长桩的施工常出现停锤,停锤后继续打桩时,连续打桩引起的桩周地基土中的超静孔隙水压力消散,土体强度得到恢复和提高,使得打桩阻力增大,甚至出现拒锤现象。分析表明,地基土层的分布、土体中裂缝的开展、停打时间的长短以及桩管内土塞的作用直接影响土体强度的恢复和提高程度。提出超静孔隙水压力的计算方法以及超静孔隙水压力的时间效应;结合一维应力波动理论,以实测打桩记录为依据,采用反分析方法确定当后继打桩出现拒锤现象时的单桩承载力。实际工程算例和海上原位动测结果表明,该方法具有可行性。