桩承式路堤“土拱结构”形成演化规律离散元分析

“土拱结构”作为桩承式路堤中的主要荷载传递媒介,对路堤荷载传递和路堤填料位移有显著影响。基于室内模型试验,采用颗粒流软件PFC^2D建立桩承式路堤离散元（DEM）数值分析模型,基于应力主方向、接触力链及路堤填料沉降分布规律对路堤中“土拱结构”形态及其演化规律进行深入分析。研究结果表明：路堤中“土拱结构”随桩土相对位移的增加而逐渐发展并最终趋于稳定,最终的“土拱结构”形态呈0.8倍桩净间距高的抛物线形;路堤填筑高度对“土拱结构”形态、演化规律以及荷载传递效率有显著影响;路堤填料粗糙度、桩净间距及桩梁宽度对路堤荷载传递效率有显著影响,但对“土拱结构”最终形态几乎无影响。     

考虑应变软化的软岩浅埋隧道施工工法对比研究

为探求适合软岩浅埋隧道的施工工法,以某软岩浅埋隧道为依托,采用FLAC3D软件建立数值分析模型。首先根据位移释放率求得不同施工工法下的应力释放率;然后基于应力释放控制开挖的原理,对不同施工工法下隧道洞周变形及初期支护受力等进行分析;最后通过实测数据对数值模型的可靠性进行验证。模拟结果表明:CRD法对围岩受力变形的控制效果最佳,三台阶核心土法次之;三台阶核心土法下,开挖面前方围岩稳定性最好且初期支护受力最为合理。因此,推荐三台阶核心土法进行软岩浅埋隧道的开挖。     

岩土工程BIM建模与仿真计算一体化的程序实现

Revit作为我国建筑业BIM体系中使用最广泛的3D建模软件之一,能较好地应用于结构分析中,以满足现代工程设计的复杂要求。然而,Revit中缺少岩土材料的材质属性,岩土工程计算软件(例如FLAC3D软件)不能与其很好地对接,导致岩土领域的BIM技术发展陷入瓶颈。本文基于Revit 2015及Revit API技术,在Visual Studio 2015中通过C#语言进行二次开发,编制可将Revit模型转换成ANSYS及FLAC3D数值计算模型的程序。首先,该程序可在Revit中读取已有模型信息;而后,在ANSYS中以点、线、面、体的顺序生成模型并赋予材料属性,结构和设计人员自定义的材料参数均能一一对应;最后,在ANSYS中对该复杂模型进行网格划分,并将其导入FLAC3D中进行数值计算。本文基于一个模型转换实例,对带有自定义材料参数的复杂结构进行了数值计算,从而对该模型转换程序的可行性进行了验证。     

一种改进的隧道开挖应力释放率确定方法

为探求一种简单有效的求解隧道开挖应力释放率的方法,基于应力释放率可近似等效为位移释放率的原理,提出一种通过体积损失率求解应力释放率的方法。同时,依托于软弱围岩隧道,详述不同施工工法的应力释放率求解过程,分析各工法应力释放率的变化规律。计算结果表明:各工法的不同开挖部对应不同的应力释放率,后开挖部因受先行开挖的扰动,其应力释放率普遍大于先开挖部;除CD法外,其余工法的平均应力释放率均随施工工法的改进而逐渐变小。求解的各工法应力释放率可作为基准应力释放率,为同类隧道支护设计及施工工法优化提供一定的理论指导,具有重要的工程应用价值。     

集装箱荷载下吹填港口地基工作区深度分析

围海造陆逐渐成为沿海地区解决港口建设用地的主要途径之一。目前对于围海造陆港口吹填地基在集装箱荷载下工作区深度的研究鲜有报道。通过现场足尺试验研究了港口地基中附加应力及地基回弹模量的变化规律,试验结果表明：3层集装箱加载工况下附加应力与自重应力比等于0.2和0.1的深度分别为1.80,2.60m；地基回弹模量随砂垫层厚度增加而增加,砂垫层较薄时地基回弹模量值较离散。随后,采用FLAC^3D建立数值分析模型,其中铺面结构采用理想弹性模型,地基采用M-C模型。模拟中对不同集装箱层数加载工况和不同砂垫层厚度工况下,地基中的附加应力、竖向应变及侧向位移等参数进行了系统分析。     

微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

微生物固化（MICP）技术能显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性,在此基础上探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明：MICP过程中,碳酸钙晶体能有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。     

土工格栅加筋拉拔试验界面特性细观分析

筋材与填土界面摩擦特性直接影响加筋效果,其技术指标在工程设计中占重要地位.采用离散元法软件PFC2D,通过双轴试验和格栅拉伸试验确定土颗粒和格栅参数,建立了不同界面的加筋土拉拔试验模型,从细观角度对土工格栅与不同填土界面特性进行分析.试验结果表明:格栅上侧水平位移量比格栅下侧大;拉拔过程中格栅两侧的剪切带宽度不相等,格栅下侧剪切带宽度较大;不同形状颗粒间咬合嵌锁程度不同,咬合嵌锁程度越大,其水平位移量越小,剪切带宽度越大.     

微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

微生物固化(MICP)技术能显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性,在此基础上探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。     

微生物固化砂土强度增长机理及影响因素试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）可以显著改善砂土的工程力学特性,但其固化效果易受诸多因素影响。基于不同胶结水平微生物固化砂土试样,开展固结排水三轴剪切试验和扫描电镜测试,探讨了MICP技术的固化效果及其相关机理;在此基础上,研究了胶结液浓度、砂土初始密实度、胶结液浓度配比等因素对微生物固化砂土抗剪强度的影响。结果表明：随着胶结水平的提高,微生物固化砂土试样强度提高,试样的脆性也越显著。微生物固化砂土强度的增长主要源于碳酸钙晶体对土体黏聚强度的提高。微生物固化砂土的强度主要包括土骨架强度和碳酸钙晶体胶结强度两部分,前者受土体性质及相关参数影响,后者主要取决于碳酸钙晶体的含量。采用合适的砂土初始密实度,适当提高胶结液浓度以及胶结液中尿素的浓度占比,均可提高微生物固化砂土试样的胶结强度。     

加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构数值模拟

针对软弱土层上方高填方路堤的填筑问题,提出了一种加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构。采用有限差分软件FLAC3D建立加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构数值分析模型,着重分析了不同面板浇筑方式对加筋土挡墙墙面水平位移、墙背土压力、桩身水平位移、桩身弯矩和土工格栅应力分布的影响。模拟结果表明:后浇式刚性面板组合支挡结构的墙面水平位移呈线性分布,最大位移出现在墙顶;所受土压力远小于刚性面板;桩身水平位移和弯矩均较大。刚性面板组合支挡结构的土工格栅最大拉应力出现在面板与格栅连接处,而后浇式刚性面板组合支挡结构土工格栅最大拉应力随着层高的增加,出现位置距离挡墙越远。后浇式刚性面板组合支挡结构由于其面板位移和受力较小,性能良好,故其适合在软弱土高填方地区推广使用。