既有圆形深坑边坡、结构共同作用大型振动台试验研究

城市周边废弃矿坑逐渐被利用起来用以建设大型公共服务项目,建筑群以边坡作为基础引发了新的技术难题。采用大型振动台试验对地震作用下既有深坑边坡、单跨和多跨框架结构的动力特征、响应规律和共同作用进行研究。试验结果表明:随激振次数和幅度的增加,边坡的自振频率趋于减小,阻尼比趋于增大;结构模型在整个激振过程中均处于弹性阶段,自振频率略有减小,阻尼比略有增大。边坡的动力响应随着坡体位置的升高而增大;边坡材料具有非线性特征,边坡动力放大效应随着振幅的增加而减小;模型的动力响应均与激励波的类型和方向有关,低频波较高频波对边坡引起的动力响应大,与激振同向的动力响应较其他方向大。以边坡为基础的结构动力响应随基础位置的升高而增大;由于连梁的影响,多跨结构的坡中结构动力响应较坡顶与坡底结构大。结构顶的动力响应由基础及上部结构耦合而成,因而始终大于底板。底板的动力响应因上部结构的动力反作用而始终大于周边地基。边坡、结构存在着共同作用,整体稳定性较好、刚度较大的多跨结构可以提高地基的抗震性能,地基动力响应应减弱10.4%~24.3%;而整体稳定性较差、刚度较小的单跨结构会降低地基的抗震性能,地基动力响应放大12.3%~51.1%。研究结果可为既有深坑地下空间开发利用的岩土工程设计提供指导作用。     

岩石微观颗粒接触特性的试验研究

 微观上,岩石是由许多大小不等的颗粒和粒间填充的胶结物构成,不同位置的胶结厚度不同。岩石的这种微观结构特征从根本上决定其宏观力学响应,从微观尺度出发采用离散元数值模拟有利于探索岩石宏观力学特性的微观机制。基于这一思路,通过室内铝棒胶结模型试验,研究不同胶结厚度下胶结颗粒在压剪扭加载作用下的接触力学特性,发现胶结铝棒在不同胶结物质、不同胶结厚度下的力学响应均呈现出一定的相似性。将蒋明镜提出的岩石微观胶结模型与D. O. Potyondy和P. A. Cundall提出的岩石微观接触力学模型进行对比分析发现,蒋明镜模型提出的破坏准则与岩石的实际较为符合,进一步为离散元模拟岩石奠定基础。     

南水北调中线工程膨胀岩一维膨胀力试验研究

用平衡加压法在三联中低压固结仪上进行控制竖向变形的膨胀力试验,并通过改变试样初始含水量、干密度,研究了膨胀力随初始含水量、干密度的变化规律。试验结果表明,膨胀应变略微增加,膨胀力大幅降低;膨胀力与干密度、初始含水量及膨胀应变成指数关系。基于这些试验成果,采用多元回归分析,求得膨胀力的拟合式。     

不同沉积方向各向异性结构性砂土离散元力学特性分析

为探究沉积方向对各向异性结构性砂土力学特性的影响,首先采用椭圆颗粒生成两种不同沉积方向(水平与竖直)的各向异性净砂样,其次,引入一个考虑胶结厚度影响的微观胶接触模型从而生成各向异性结构性砂土。最后,对两种各向异性结构性砂土试样进行双轴压缩试验,并将水平沉积试样试验结果与室内试验结果对比验证该模型的可行性。同时,将两种不同方向试样的试验结果进行对比以探究沉积方向的影响。结果表明:两种试样应力–应变关系均呈软化及剪胀现象,水平沉积试样峰值偏应力较竖直沉积试样大,而二者残余阶段偏应力无明显差别;水平沉积试样临界孔隙比较竖直沉积试样大;胶结破坏速率及胶结破坏率变化与宏观力学特性变化相对应,且变化规律基本相同;水平方向沉积试样的胶结接触主方向始终保持竖直而竖直沉积试样的胶结接触主方向始终保持水平;在水平沉积试样中始终为水平分布颗粒长轴分布主方向,而竖直沉积试样中颗粒长轴逐渐向各向同性分布靠近。     

上海深坑酒店基于变形控制的高陡边坡加固设计研究

结合上海深坑酒店建设项目边坡加固工程,探讨基于变形控制的边坡加固设计方法,通过引入三维动力有限单元法分析加固前后边坡变形特性及稳定性,验证加固方案的可行性.研究表明,采用预应力锚索+锚杆的加固方案能达到稳定性控制与变形控制的加固目的 ,加固后边坡位移明显降低,稳定性安全系数明显提高,满足抗震稳定性及变形控制要求.地震作用下,边坡加速度响应随边坡高度逐渐放大,土层的放大效应较岩层更为明显;岩层软弱结构面处边坡加速度响应放大较为明显.     

南水北调中线膨胀岩膨胀特性研究

对南水北调中线强膨胀岩重塑样进行了膨胀率试验,分析吸湿条件下膨胀岩膨胀变形规律。通过控制应变的广义膨胀力试验,研究了广义膨胀力的影响因素,并推导出广义膨胀力经验公式。膨胀率试验表明,邯郸强膨胀岩的膨胀率与干密度线性正相关,与初始含水率线性负相关。广义膨胀力试验表明：广义膨胀力与干密度和含水率线性相关,随干密度增加、初始含水率降低而增加,反之减小;边界约束对于广义膨胀力的影响显著,膨胀应变的略微增加,广义膨胀力大大降低。     

基于微观破损规律的结构性土本构模型

在岩土破损力学理论的基础上,通过考虑土体结构性破损的微观机理,建立了结构性土的本构模型。通过定义与重塑土屈服面几何相似的结构性屈服面,模型可以反映结构性对土体力学特性的影响;通过引入表征结构性损伤的破损参数,确定了结构性土加载过程中的硬化规律。该破损参数基于岩土破损力学中应力应变分担的概念而提出,具有明确的力学意义;模型的硬化规律同时考虑了塑性体应变及塑性主应变的影响,可以更好地反映土体结构性损伤过程。将该本构模型用于结构性土室内固结试验及三轴压缩试验结果的模拟,初步验证了该模型的合理性。     

复杂山地建筑边坡抗滑桩加固技术应用研究

结合南京某复杂山地建筑边坡加固治理工程,阐述山地建筑边坡多排抗滑桩加固设计方法.首先采用极限平衡法分析确定山地建筑边坡潜在滑动模式及潜在滑面分布形式,并通过反分析确定滑带土力学参数.然后采用滑坡推力法、有限元数值模拟综合确定多排抗滑桩受力特性,为编制山地建筑边坡加固治理方案提供依据,最后采用有限元强度折减法、极限平衡法复核加固后边坡稳定性,确保治理方案安全合理.工程实践表明,采用多排抗滑桩对山地建筑边坡不同滑坡模式的潜在滑坡均有较好的防治效果,适用于潜在滑动模式复杂、潜在滑面影响范围广且滑面较深的边坡加固治理.     

结构性砂土胶结厚度分布特性试验研究

颗粒间胶结物厚度对胶结颗粒接触力学特性有显著影响,进而影响结构性砂土离散元模拟结果。为更好地模拟天然砂土的结构性,需要明晰结构性砂土中颗粒间胶结厚度分布特性,并且能在离散元模拟中反映该分布特性。本文采用人工制备结构性砂土,开展电镜扫描试验,对结构性砂土中颗粒间胶结厚度分布特性进行了研究。研究结果表明:在结构性砂土中,随着水泥含量的增加,平均胶结厚度近似线性增加;但是水泥含量对胶结厚度的概率分布规律影响不大,水泥含量不同的结构性砂土,其颗粒间胶结厚度概率分布均为先线性增大,后指数型衰减。在试验研究结果的基础上,提出了离散元模拟结构性砂土胶结厚度的方法,可以较好地反映结构性砂土中颗粒间胶结厚度指数型衰减的分布特性。     

深厚承压水层下临江深大基坑工程支护结构设计与实践

基于上海世博B06地块深大基坑工程，根据场地临近黄浦江、场地分布有深厚承压水层、周边环境非常敏感等条件，采取了分坑施工、悬挂式止水帷幕和坑外设置回灌井等一系列技术措施。通过现场单井抽水试验，取得了承压水含水层的详细水文力学参数；通过现场群井抽水试验，获得了承压水水位降深与地面沉降的初步关系。采用数值分析方法建立三维渗流模型，研究了不同止水帷幕深度下，坑内降压对坑外环境的不利影响，并结合坑外环境对象的保护要求，确定了合理的悬挂式止水帷幕深度(42m)。实施结果和监测数据表明，采取的技术措施有效地减小了基坑坑内降压引起的坑外水位降深，保证了周边环境的安全。