陆域堆载对框架码头桩基弯矩影响的试验研究

陆域堆载对码头岸坡及框架码头桩基受力变形均会产生一定的影响，为了探究堆载时框架码头桩基弯矩沿桩长的分布规律，以三峡库区的砂泥岩混合填料为试验土料，设置１３级陆域堆载荷载进行模型试验，测定桩身弯矩，分析其随陆域堆载值增加的变化规律及产生机理。结果表明，随着陆域堆载值的增加，码头桩基弯矩值增加，最大值发生在最后侧桩位，在设计配筋计算中需注意桩后受压，桩前受拉；陆域堆载引起桩基产生弯矩的主要原因有:土体水平侧向应力、桩侧摩阻力；仅考虑水平荷载作用引起桩基弯矩时，在较高桩位半理论值与试验值吻合较好，但在靠近嵌固端则因未考虑桩侧摩阻力引起较大偏差。     

基于应变评价边坡-地基失稳的过程控制

传统的边坡监测手段主要是监测局部区域的水平位移, 然而应力和应变指标可更直观体现边坡的实时状态。根据光纤传感分布式监测技术的原理, 建立了边坡-地基数值模型, 采用水平应变的评价指标, 对其变形失稳过程开展了研究。结果表明:在加载过程中, 相对于水平位移指标, 边坡内部的水平应变指标可以更好地体现边坡的变形失稳过程并能够预测实际破坏的滑动面。坡体内部设置的6条水平测线中最大水平应变与稳定性系数呈较好的对数关系, 通过比较, 建议主要对坡中区域进行布线监控。此外, 引入水平应变加速度指标, 得到了与边坡稳定性系数的关系, 并可预测边坡-地基的稳定性劣化趋势, 进而实现过程控制。     

深厚覆盖层地基溢洪道应力变形有限元分析

受地形、地质条件限制,金佛山水利枢纽溢洪道将建立在第四系覆盖层地基上,为了解覆盖层地基的变形对溢洪道结构安全的影响,采用邓肯E-v非线性模型和线弹性模型,对不同工况下溢洪道的应力变形进行了有限元分析,研究了溢洪道在垫层竣工、结构竣工和泄水运行期时的地基变形、结构应力分布及伸缩缝变形。结果表明,地基变形、溢洪道结构应力分布与伸缩缝变形等分布符合一般规律,其中地基最终沉降量绝大部分发生在溢洪道垫层施工和结构施工期间,均在覆盖层厚度大处沉降量大,故建议对覆盖层天然地基进行处理,以减小施工期间地基的沉降变形。     

水平地震作用下阶梯式复杂土层边坡动力响应及稳定性分析

针对一阶梯式复杂土层边坡,采用人工修正的加速度时程作为地震输入条件,引入三量放大系数对土坡坡面质点进行地震时程响应分析,并采用Newmark滑块分析法和有限元动力时程分析法计算其稳定性.计算结果表明,在水平地震波作用下,阶梯式土坡坡面质点的水平位移和水平速度随距坡脚的沿坡面距离的增大而增大,且最大值都出现在坡顶,地震加速度放大系数呈不规则分布,受地震累积效应影响,土坡坡面质点三量响应滞后于地震波谱变化;拟静力法计算的安全系数偏保守,有限元动力时程分析法和Newmark法计算后通过处理的各项安全系数结果相近.     

地震作用下边坡平台对边坡的动力响应及失稳破坏影响分析

利用有限元分析软件建立数值计算模型,采用基线校正的10 s水平加速度时程作为地震输入条件,对在不同平台个数、平台宽度以及平台分布等多种工况下边坡模型的动力响应及稳定性进行数值模拟分析。结合各工况地震过程中坡面质点PGD放大系数、动剪应力峰值与震后最大剪应变、塑性区范围以及稳定性评价指标,对地震作用下边坡动力响应特性和失稳破坏进行了定性的评价研究。计算结果表明:以本文40 m高的边坡为例,设单个平台时,于15 m和20 m高程处设置平台对边坡动力稳定性更有利;设2个平台时,10～20 m的平台组合相对于其它组合对边坡动力稳定性更有利;对于多级边坡,随着平台宽度的增加,边坡整体破坏趋势逐渐分解为各级边坡局部破坏趋势,可以较大幅度地减小最下方坡脚的应力集中,进而提高边坡的动力稳定性;此外,平台内侧属于上级边坡的坡脚处,易产生剪应力集中区,属于薄弱部位,应加强各级坡脚的支护。     

粘土材料单轴压缩及强度特性试验研究

为探讨压实粘土材料在单轴加载条件下的强度及变形特性,考虑含水率、干密度、各向异性、碎石掺量等因素,对立方体压实粘土材料进行了单轴压缩试验,并分析了弹性模量、抗压强度的参数相关性。试验结果表明,随着含水率的减小或干密度的增加,压缩粘土材料弹性模量、抗压强度逐渐增加,其中,含水率是控制压实粘土材料脆韧性破坏特征的主要因素;当单轴加载方向与击实方向平行时,其抗压强度、弹性模量分别为加载方向与击实方向垂直时的1.7、1.1倍,说明压实粘土存在一定的各向异性;掺入碎石后使得压实粘土材料内部存在大量的软弱界面,随着碎石增多,其抗压强度逐渐减小;掺碎石前、后的粘土试样的弹性模量和抗压强度呈现一定的正相关性,可采用幂函数、线性函数进行拟合,但碎石的掺入降低了其相关性系数。     

压剪作用下压实黏土断裂破坏机理及断裂准则

土体既有裂缝的开裂问题通常被认为是拉剪应力导致,而实际工程中压实黏土多处于压剪应力状态,为探究压剪作用下压实黏土中既有裂缝的起裂机理,对压剪闭合裂缝应力场和断裂准则进行了理论分析,开展了含中心裂缝压实黏土单轴压缩试验,研究了裂缝倾角、裂缝长度及裂缝形态对压剪断裂性状的影响,揭示了压实黏土中闭合裂缝压剪张拉断裂机理,充分验证了闭合裂缝压剪张拉断裂准则在压实黏土中的适用性。根据试验结果与理论预测曲线对比分析,本文压实黏土的临界尺寸rc为2mm左右,明显小于常用经验公式估算值12mm,讨论了rc经验估算公式存在的问题。此外,尝试性地引入T应力,建立了非闭合裂缝的压剪–张拉断裂准则,解释了闭合裂缝和非闭合裂缝的差异化起裂行为,并说明了其局限性及其产生原因。     

浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响

为研究浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响程度,通过直剪试验分析了浸水时间对砂泥岩颗粒混合料的剪应力、抗剪强度及剪胀效应的影响。结果表明,砂泥岩颗粒混合料浸水后剪切过程大致分为弹性阶段和稳定破坏阶段;砂泥岩颗粒混合料的粘聚力随浸水时间呈现“增大—回落—基本稳定”的变化趋势,混合料的内摩擦角在整个剪切过程中变化不大;浸水时间越长,砂泥岩颗粒混合料的剪胀性越小,减缩现象越明显。研究结果为以砂泥岩颗粒混合料为建筑填料的涉水工程建设提供了参考依据。