长短桩组合桩基础的弹塑性分析

长短桩组合桩基础是一种新型基础形式，通过考虑桩土接触非线性对进行长短桩组合桩基础弹塑性分析，研究在组合荷载作用下的长短桩承载能力，揭示长短桩联合工作机理，对今后此新型结构设计提供理论支持。     

上拔荷载作用下等截面桩的承载性状数值模拟

利用轴对称模型对等截面桩进行承受上拔载荷作用的有限元模拟.通过数值模拟研究桩的承载性状,包括桩的上拔位移、载荷传递特性和桩侧摩阻力的发展,并分析桩底部土体的局部应变以及土体位移场的分布.研究发现,在达到极限上拔载荷时,桩端周围土体出现剪应变方向相反的两个区域并形成剪切带,桩周土体的位移场逐渐呈倒锥形分布.     

螺旋挤土桩下旋成孔过程的颗粒流数值模拟

螺旋挤土桩在国际桩基工程领域占据着重要的地位,为了深入研究螺旋挤土桩下旋成孔过程的力学特性,运用颗粒离散元方法对螺旋挤土桩下旋成孔过程进行了仿真模拟。在直剪试验的基础上确定了土样细观参数,建立数值模型,模拟研究了螺旋挤扩钻具以不同掘进下旋速度比在浅层和深层土中的掘进过程,通过与试验规律的对比,验证了数值模型的有效性,分析了桩侧土体的位移发展模式和力学响应,探讨了钻具与土体作用机理。研究结果表明,成孔的机理同钻具的掘进旋转速度密切相关,降低掘进旋转速度比,能减小钻具对周围土体的扰动范围,浅层与深层土体的位移模式不同;孔周围应力分布同钻具掘进下旋速度比相关,降低钻具掘进旋转速度比,可有效地减小钻具掘进的竖向阻力。     

砂土直剪力学性状的非圆颗粒模拟与宏细观机理研究

基于PFC2D非圆颗粒单元的二次开发,对砂土直剪力学过程进行了非圆颗粒仿真模拟,分析了数值试样的应力–剪胀关系并与实际砂土进行对比,探讨了颗粒位移与颗粒旋转特征及其与剪切带演化的内在关联,研究了主应力与主应变增量的非共轴效应,揭示了细观组构各向异性的演化规律及其与宏观剪切强度之间的宏细观关联。研究结果表明,数值试验能够较好的模拟实际砂土的应力–剪胀关系和剪切过程主应力与主应变增量的非共轴效应;剪切带的演化与颗粒位移和颗粒旋转密切相关,颗粒形状影响剪切带的厚度;试样宏观的剪切强度主要受控于粒间法向接触力的分布及其各向异性演化;整个加荷过程中,剪切带内大主应力的偏转方向与法向接触力各向异性的主方向保持了良好的一致性。     

高填方加筋新旧路堤现场试验与数值模拟分析

结合山区高速公路拓宽工程,对土工格室处治高填方新旧路堤进行现场试验,分析加宽高填方路堤侧向位移、沉降及土压力变化规律,研究格室处治效果.在现场试验的基础上,采用三维薄膜单元模拟土工格室的立体加筋性能,建立三维弹塑性模型,分析土工格室受力特点,通过对相关参数的敏感性分析,揭示高填方加宽路堤的变形规律.结果表明,采用三维薄膜单元,能较好地反映土工格室处治现场高填方新旧路堤的规律.与现场试验相比,利用数值试验不仅能得到现场的加筋效果,而且还能通过分析筋材与填料参数的变化和筋材铺设间距来研究格室处治高填方路堤的规律,从而可进一步探讨格室加筋的机制.高填方路堤在加宽路基自重荷载作用下沉降主要集中在加宽路堤的中上部,侧向位移从路基顶面到底部依次逐渐减少.土工格室所在层位起到扩散荷载、减少侧向变形和不均匀沉降的作用.填料与筋材模量愈高,加筋间距愈小,加筋效果愈好,较为合理的铺设间距为2～3 m.该研究成果对高填方路堤加筋处理和新旧路基结合部处理均有借鉴意义.     

砂土中静压桩沉桩过程试验研究与颗粒流模拟

采用室内模型试验及颗粒流数值模拟研究了密实砂中静压桩沉桩过程,对桩周土体宏细观力学响应进行了分析研究。通过模型试验对浅层土体、桩身周围、桩端处土体的不同位移模式进行了比较分析,揭示了桩周不同位置土体的变位规律,并将孔隙变化场与宏观位移场进行相互印证,发现桩端土体位移模式与压密区基本呈圆孔扩张。对桩体贯入过程中的动端阻力、动侧摩阻力的发展规律以及临界深度等问题作了揭示。以室内模型试验为基础,建立了静压桩沉桩颗粒流模型,将数值结果与试验结果对比分析,通过分析土体细观变化模式揭示沉桩过程中宏观响应的内在机理。研究成果对于进一步明确沉桩挤土效应内在机理和沉桩阻力的发展规律都具有意义。     

基于颗粒单元接触的二维离散-连续耦合分析方法

结合离散单元法与有限差分法发展了离散–连续耦合分析方法。在中心区域采用离散元分析,其周围区域采用有限差分法分析。采用离散元中颗粒接触计算模型计算离散–连续交界面处的颗粒与单元相互接触作用,在连续单元中接触点速度按型函数对交界面处的节点速度进行插值,将与颗粒的接触力按权值函数分配到交界面节点上。通过PFC和FLAC的Socket I/O接口,实现二维离散–连续耦合分析,并通过对二维算例分析,表明了该耦合分析方法的有效性。     

初始组构影响砂土液化势的细观数值模拟

基于PFC2D椭圆颗粒单元的二次开发,通过制备3种不同初始颗粒定向的数值试样,分别为随机定向（R试样）、水平定向（H试样）和竖直定向（V试样）,研究了初始组构对砂土液化势的影响。数值试验采用常体积（面积）循环等应变幅加荷条件,试验过程在对比分析3种不同颗粒定向试样液化宏观力学响应的同时,从颗粒尺度层面探讨了不同颗粒定向试样的初始组构特征,揭示了初始组构影响砂土液化势的细观力学机理。结果表明,颗粒规则定向的试样其抗液化强度要高于随机定向试样,在细观机理上与不同颗粒定向试样的初始平均接触数有关,砂土的液化过程是一个组构各向异性的演化过程。     

囊式扩体锚杆施工技术与工程应用

在论述了扩体锚固技术发展历程以及扩体锚杆的承载特性和破坏模式的基础上,阐述了与传统等直径锚杆相比,扩体锚杆的承载特性的优越性和破坏机制的合理性。基于扩体锚杆的众多优势,研发了具有多重防腐功能的承压型囊式扩体锚杆,并详细介绍了该种锚杆的结构型式、施工技术、施工设备和地基土性适用条件。最后结合一些典型的承压型囊式扩体锚杆应用案例,论述了该种锚杆目前在中国的推广应用现状。     

上拔荷载作用下等截面桩承载性状数值模拟

利用轴对称模型对等截面桩进行承受上拔荷载作用的有限元模拟.通过数值模拟研究桩的承载性状,包括桩的上拔位移、荷载传递特性和桩侧摩阻力的发展,并分析桩底部土体的局部应变以及土体位移场的分布.研究发现,在达到极限上拔荷载时,桩端周围土体出现剪应变方向相反的两个区域并形成剪切带,桩周土体的位移场逐渐呈倒锥形分布.