基坑被动区加固的位移控制效果及参数分析

 以武汉地铁2号线积玉桥站为背景,采用三维弹塑性数值模拟的方法,考虑地下水渗流及土体的固结,研究被动区加固下地下连续墙的水平位移及坑外地表沉降的分布规律,并将计算值与现场实测结果进行对比,验证数值计算模型的合理性。以此模型为基础,对裙边加固和抽条加固的主要参数及布置形式进行深入的探讨。研究结果表明,被动区加固对变形的控制效果是非常显著的。裙边加固宽度和裙边加固深度都存在一个有效范围,当超出该有效范围后,加固效果的提高幅度不显著。当裙边加固宽度与加固深度相当时,加固效果最优。在裙边加固参数不变的情况下,被动区加固的作用效果主要与抽条加固的置换率有关,与其断面形状、布置形式等基本无关。     

絮凝-固化联合真空预压处理高含水率淤泥(浆)试验研究

絮凝-固化联合法（FSCM）是超高含水率疏浚泥浆（EHW-MS）处理和循环利用的合理选择。然而,面向对填料力学性能要求较高的资源化利用情形时,FSCM在固化效率上仍存在一定的局限性。在FSCM的基础上引入低位真空预压技术（VP）,对EHW-MS用作路堤填料提出了一套新的技术方法——真空预压-絮凝-固化联合法（VP-FSCM）,以达到淤泥浆深度脱水、提高固化效率的目的。通过开展一系列室内模型试验,来确定所提出的VP-FSCM的优越性,并探究其处理优势随等效初始含水率的变化规律;结合微观测试手段,分析和论证了VP-FSCM的内在机理和可行性。结果显示,采用VP-FSCM能使试样的不排水抗剪强度最高提高至FSCM的1.65倍,并且强度优势稳定在1.2倍以上。其处理优势在微观层面上表现为C（A）SH凝胶、钙矾石等水化产物数量及发育程度得到明显提升,进一步填充与密实土体结构。     

考虑黏土土性参数与支护压力变异性的盾构掌子面稳定性分析

盾构掌子面稳定性的不确定性分析多侧重于土性参数的变异性,较少考虑支护压力的变异性。基于K-L级数分解法建立描述土性参数空间变异性的三维随机场,研究土性参数变异性对掌子面失稳模式、极限支护应力的影响规律,讨论支护压力的均值与变异系数对失效概率的影响,并据此确定支护压力均值特征值。结果表明：黏性土黏聚力与内摩擦角的空间变异性对掌子面稳定性有重要影响,其中内摩擦角的影响更甚;掌子面失稳模式与随机场局部分布密切相关,当掌子面前方随机场较分散时,可能发生局部破坏;掌子面的失效概率与支护压力的均值和变异系数密切相关,支护压力的均值越大,变异系数越小,失效概率越小;提出了掌子面支护压力均值特征值的概念,并结合失效概率给出了确定方法。     

桩土界面荷载传递模型的改进及其数值实现

目前,在数值模拟中,桩土界面的刚度缺乏简便可靠的确定方法.针对这一问题,本文提出了桩土界面改进双曲线模型,该模型中初始刚度由极限剪应力和极限相对位移的比值来确定,可考虑桩土相对滑移和土体深度效应的影响,并以有限差分软件FLAC3D为平台,利用其内嵌的FISH汇编语言编程,将改进双曲线模型应用到FLAC3D的桩土相互作用的模型中.最后,通过实例验证,将本文方法的计算值、FLAC3D内嵌理想弹塑性模型的计算值与相关文献中的结果进行对比.结果表明:本文提出的改进双曲线模型及数值实现是合理的,能够更为合理地模拟桩土共同作用.     

基于p-y曲线分析隧道开挖对邻近单桩的影响

在分析隧道开挖对邻近单桩的影响时,基于Winkler地基梁模型的简化方法很难合理确定不同桩土刚度及地层位移条件下土体的等效参数。基于桩土界面非线性p–y曲线,提出了一种分析隧道开挖下邻近单桩响应的修正简化算法,结合有限差分原理,给出了非线性方程组的迭代法及增量法求解过程,同时将本文方法与既有研究成果进行了对比验证,并就相关问题进行了探讨。研究结果表明:在进行隧道开挖条件下邻近被动桩分析时,考虑桩土界面非线性特性是必要的,尤其是竖向;随着桩长增加,桩身在竖直方向上呈现出三种不同的受力性状;在cu/E p不变的情况下,桩身弯矩随着cu增加呈线性增长。     

浅埋隧道变基床系数下管棚的力学机制分析

针对管棚法施工中常基床系数下管棚弹性地基梁模型的缺陷,分析了掌子面前方岩土体基床系数分布规律,建立了变基床系数下管棚的地基梁模型,该模型可考虑掌子面水平位移的影响。并用有限差分法对该模型进行了计算,深入分析了开挖过程中管棚的受力和变形。结果表明:考虑掌子面水平位移影响是非常必要的,做好掌子面加固工作对减小管棚的变形较为有效。同时,管棚力学行为与开挖面位置、开挖进尺及岩体泊松比等因素有很密切的关系,可为管棚的优化设计及施工方案的合理选择提供一定的理论基础。     

不同水灰比水泥固化黏土的强度特性试验研究

采用水泥固化流塑态黏土(SDF)作为围海垦地的填料,可有效解决环境污染和资源短缺问题,实现资源环境的可持续发展。目前,水泥固化黏土的基本强度特性还没有统一的定论。本文基于室内试验,测定了不同配合比条件下SDF无侧限抗压强度,分别研究了水泥剂量A_w和水灰比W/A_w参数对SDF强度特性的影响。试验结果表明:当A_w较低时,强度随A_w呈非线性增长,随着A_w的增加,其变化曲线逐渐向线性转变;不同类型土,其强度随A_w的变化曲线由非线性向线性转变的临界点不一致;W/A_w对不同类型SDF强度的影响程度不一致;归一化方法可部分消除黏土类型等因素变化引起的强度变异。     

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。     

养护压力对水泥固化高含水率淤泥强度的影响

采用水泥固化疏浚淤泥(CSM)作为滨海交通设施(路基等)填料能同时解决疏浚淤泥弃置问题和理想填料(砂土料等)日益短缺的问题。随着高速交通设施的大规模兴建,CSM填筑高度越来越大,下部CSM将受到较大养护压力,此时CSM强度特性的演化其实是物理固结与水泥–水–黏土颗粒化学反应的耦合效应,这与固结压力作用下饱和软黏土强度发展机理存在本质区别,固结压力对CSM强度发展的影响尚不明确。本文基于室内试验,测试了不同配合比与养护压力工况下的CSM强度指标,评价了采用养护后孔隙比eot和有效孔隙比est作为基本指标来描述养护压力对CSM强度影响的适用性,并探讨了养护压力对CSM强度影响的内在机理。结果表明:养护压力对CSM强度特性影响显著; eot和est不能被用来定量描述养护压力pc对CSM强度的影响规律。由此推测养护压力对CSM强度影响的内在机理主要包括挤压固结效应和颗粒簇团间的"自锁"效应两个方面,并建立了表征养护压力效应的CSM的强度经验公式。     

考虑围压影响的深埋圆隧围岩应变软化与剪胀特性分析

 不同围压下岩石应变软化与剪胀特性不同,若在隧洞开挖中考虑围岩塑性区域内变化围压影响,其应力–应变场求解方式将区别于既有文献中的传统方法。根据围压影响下应变软化围岩的临界塑性剪切应变变化特征,给出改进的判断围岩是否进入塑性残余区域的规则;引入考虑围压与临界塑性剪切应变的非线性剪胀模型。基于Hoek-Brown屈服准则,根据一定径向应力增量将围岩塑性软化与残余区域分层,采用有限差分法对围岩应力–应变场进行求解;为分析围压对围岩稳定性的影响,根据临界塑性剪切应变与剪胀系数变化与否,设定4种非线性力学模型,深入分析并比较4种力学模型下临界塑性剪切应变、剪胀系数与围岩变形等在塑性软化与残余区域的分布规律。研究结果表明：地质强度指标GSI较小时,考虑围压影响下的围岩应力–应变场与未考虑时差异明显;此时临界塑性剪切应变的减小对开挖边界的围岩剪胀性具一定抑制作用。