砂性土坡面防护结构抗降雨冲刷性能试验研究

针对砂性土堤防坡面抗雨水冲刷能力弱的工程实际,建立砂性土坡面冲刷试验模型,开展降雨冲刷试验,研究不同砂性土堤防坡面保护层抗冲刷性能。分析降雨条件下不同砂性土堤防坡面保护层的冲刷过程,总结出沙土、膨润土与秸秆三者混合形成的坡面保护层能够抵抗雨水冲刷、保障植物种子顺利成长,便于施工。     

桩承式加筋路堤荷载分担计算改进模型

基于桩间的土拱效应与加筋效应开展融合分析,建立了桩承式加筋路堤荷载分担计算的改进Hewlett模型。首先,根据土拱是否处于塑性状态,结合桩-土竖向受力平衡条件,分别求解球形拱和平面拱控制方程,并对路堤荷载进行初分配。然后,假定加筋带上覆荷载为更符合实际工况的倒三角形分布,并使用文克勒地基模型考虑加筋带影响范围内的桩间土反力,无需预设土工加筋挠度形式,即可构建并求解土工加筋受力平衡控制微分方程,进而由加筋效应对路堤荷载进行再分配。综合工程实例验证与讨论,并通过多模型对比分析,表明改进模型能够合理预测荷载分担与土工加筋受力结果。参数分析表明,改进模型能够合理预测几何、材料参数变化对桩承式加筋路堤荷载分担的影响。     

真空预压负压分布规律模型试验研究

负压分布规律是真空预压机理研究的重要课题。通过讨论真空预压负压空间分布特点及负压相关概念,广义地定义了负压,分析了负压的测量方法及影响因素。设计高15.0 m的竖向大比尺室内模型,开展真空预压负压分布规律试验研究。试验结果表明,饱和黏土土中真空度测量存在滞后效应,本次试验真空度存在的极限深度为8.9 m;膜下真空度稳定后,零压面之上孔压及板中真空度沿深度呈对称线性分布,斜率均近似为静水压力梯度;负压沿深度为分段线性分布,在地下水位之上的非饱和段因提水做功而衰减,稳定期负压平均衰减值为21.4 k Pa,在水位之下排水板埋深范围内基本均匀分布而无衰减,稳定期平均负压为-67.0 k Pa。结合试验规律及等效排水管中气液两相流的流型分布,给出了真空预压稳定期竖向排水板中的分段线性负压边界。     

长短桩复合地基工程事故原因分析与预防措施

依托某水泥砂浆长短桩复合地基处理工程质量事故实例,开展现场调查及地基变形监测工作。根据在柔性基础下长短桩复合地基荷载传递机理,对工程质量事故的原因进行分析,找出工程质量事故的主要原因并提出避免类似工程质量事故的预防措施。分析结果表明,由于在大面积堆土荷载作用下桩周软土固结沉降,将主要产生两种地基处理失效模式:如果桩端悬浮在软土层中,桩端将发生向下刺入变形,桩周软土发生塑性变形或塑性破坏,地基处理失效;如果桩端落在硬土层上,桩体将先发生破坏,然后桩周软土破坏,地基处理失效;在大面积堆土荷载作用下桩周软土固结沉降且桩端悬浮在软土层中是本工程质量事故产生的根本原因。研究成果可为类似地基处理工程的设计人员及相关理论研究提供借鉴。     

路堤深厚软基管桩复合地基数值模拟

结合高速公路桥头深厚软基现场试验段工程,对比了几种管桩复合地基单桩有限元数值建模方法,认为轴对称接触有限元模型可以较准确地反映路堤下管桩复合地基的基本性状。基于数值分析结果,详细探讨了管桩复合地基的受力特性和变形分布。结果表明:填土越高,桩顶承台应力集中越显著;桩土应力比与高距比、桩土沉降差之间均存在较好的正相关线性关系。填筑结束,带承台管桩承担了80%的路堤荷载,管桩外侧摩阻力承担了超过90%的承台受荷;与在天然地基上堆载相比,大部分荷载通过管桩传递到压缩性相对较小的深层地基中,管桩复合地基的附加应力分布得到了优化,桩长范围内地基的压缩率及压缩量大幅减小,管桩复合地基的总沉降量仅为相应天然地基堆载沉降量的18.5%,深厚软基的总沉降减幅为435 mm。     

桩承式加筋路堤有限元几何建模方法及边坡效应研究

桩承式加筋路堤常用的有限元几何建模方法包括单桩模型（含轴对称模型和单桩3D模型）、平面应变模型和3D断面模型,这些模型各具特点且前提假设各不相同,但却缺乏对比研究。使用非线性有限元软件ABAQUS结合现场试验结果进行了几何建模,对比分析了基于大面积堆载假定的模型与带边坡3D断面模型应力分布及变形的差异与原因。计算表明:3D断面模型最能反映桩承式加筋路堤真实工况,而单桩模型及大面积3D断面模型均低估了沉降量。边坡效应引起的水平位移及坡外隆起使得桩土沉降差、平均桩土应力比、桩顶荷载分担系数及土工加筋横向拉应力均在路肩区域达到极大值,且在路面范围内均大于大面积堆载工况。     

PCC桩复合地基离心模型制备及桩土接触模拟

针对现有刚性桩复合地基离心模型试验技术的诸多局限性,综合考虑模型在材料、几何及桩土接触上的相似,首次设计了PCC桩复合地基离心模型试验并探讨了模型制备方法。配合专用切削、取土及回填试验器材,可以整齐高效地实现削土刮平、引孔取土、压桩就位和桩内回填操作,将常重力场下模型制备引起的扰动最小化,优化PCC桩复合地基离心模型制作过程。设计并开展反映本次离心模型中桩土摩擦接触特性的直剪试验,结果表明,离心模型中的桩帽与路堤砂、粗糙化的模型桩与软土层及下卧层的接触面摩尔-库伦摩擦角取值均在合理范围内,能够较好地代表PCC桩的桩-土接触特性。     

刚性桩复合地基离心试验插桩制模研究

土工离心模型试验是研究复合地基关键问题的前沿手段，饱和黏土工况下的刚性桩复合地基离心模型制作复杂，影响因素较多。基于多组刚性桩复合地基离心模型的制备过程分析，探讨了1g下插桩制模对离心模型地基抗剪强度的影响。试验结果表明：离心模型地基制样扰动与插桩方式相关，先引孔、后插桩有益于减少制样扰动。1g制模过程中，黏土模型地基的不排水抗剪强度有所损失，插桩制作扰动与1g下模型静置是导致饱和模型地基强度损失的主要原因，且复合地基上层软土抗剪强度的降低程度大于下部持力层。离心模型对比试验应充分考虑模型土样应力历史的相似性。研究提出了理想的刚性桩复合地基离心模型试验步骤，可为提升土工离心模型试验的精细化水平提供参考。     

真空预压加固吹填淤泥地基的孔隙水压力特性

现场孔隙水压力的变化过程能反映地基加固过程中有效应力的发展,现场孔隙水压力的监测是真空预压加固软土地基的重要监测内容之一。通过现场孔隙水压力监测资料, 用曼德尔效应解释了真空预压加固吹填淤泥前期出现孔隙水压力增大的现象,分析了真空预压加固吹填淤泥地基出现曼德尔效应的原因,结果表明,在真空预压加固吹填淤泥地基时曼德尔效应的持续时间沿深度逐渐缩短。综合考虑土的固结状态、负压的传递及工程所处环境表明,真空预压加固吹填淤泥时,孔隙水压力的变化受吹填土的欠固结程度、负压的传递和膜上覆水压力等因素综合影响。     

真空预压地下水位概念及测量技术研究

真空预压地下水位变化规律的争议源于对其概念认识不足及测量技术存在短板。从土中水的存在形式、水位面势能状态和水位参考基准面等要素出发,将真空预压地下水位重新定义为土中重力水的重力场水压分量为零的绝对高程。提出了准确测量真空预压地下水位必须满足的两个基本条件,分析了现有水位测量技术受水位管滤管段分布的影响而产生的两个负面作用——滤管段的竖向排水作用与不透水管段的密闭效应。提出了分段式浮标水位测量新技术,埋设全滤管段外管,内置配以特殊橡胶凹凸隔板的分段式浮标液位计,既能够做到闭口测量,又有效解决了滤管段分布的负面影响,理论上是一种适用于真空预压膜下负压条件下的地下水位测量技术。