基于HSS模型与MCC模型的深基坑降水开挖变形分析

在施工过程中基础、隧道和基坑周围土体除少数区域发生明显塑性变形外,其他大部分区域土体均处于小应变状态(10-2%~10-1%)。本文采用PLAXIS和ABAQUS有限元软件,土体本构模型分别采用HS-Small模型和MCC模型,模拟基坑降水开挖,对基坑变形结果进行对比分析。结果表明,修正剑桥模型由于未能考虑土体小应变特性,基坑位移变形模拟结果相对HS-Small模型偏大,弯矩模拟结果偏小。在进行敏感环境下的基坑降水开挖问题的数值模拟时,应采用能考虑土体小应变特性的本构模型,如HSS模型。     

盾构双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对管线的影响研究

在离心模型试验中同时考虑隧道开挖所致地层损失效应和质量损失效应,研究不同开挖顺序及不同布置形式下双隧道开挖对管线的影响规律。同时采用基于地层损失比的位移控制有限单元法对离心模型试验及其他4组拓展工况进行分析,其中土体本构模型采用考虑土体小应变特性的HP(Hypoplasticity model)模型,并将试验结果与已有的解析方法进行对比。研究结果表明,双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对地表沉降、管线沉降、管线弯曲应变的影响显著;管线存在所产生的"遮拦"效应对管线正上方地表沉降的影响程度随着自由场最大地表沉降的增加而逐渐加剧;双隧道开挖所致管线沉降的主要影响区域为-1.2D_T~1.2D_T;实际工程中应加强浅埋后继隧道开挖时管线工作性状的监测工作,且不应简单采用叠加原理对不同施工工序及不同布置形式的双隧道开挖所致地表沉降、管线沉降及管线弯曲应变进行预测,应合理考虑后继隧道开挖所致土体的累计剪切应变及上覆隧道的遮拦效应对管–土相对刚度的影响。     

三维应力空间下改进状态变量的上下负荷面模型及其数值实现

为准确描述结构性土、超固结土的复杂弹塑性力学行为,对上下负荷面模型中的超固结状态变量R与结构性状态变量R*的演化规律进行改进,运用Sheng建议的破坏准则把模型的应用范围拓宽到三维应力空间,建立了三维应力空间下改进状态变量的上下负荷面模型。详细介绍了该模型隐式应力更新算法的数值实现过程,编制了对应的接口子程序,实现了对有限元软件的二次开发,并通过一系列数值模拟验证了模型的合理性、程序的精度与稳定性。最后应用本文模型模拟Boom黏土和Fujinomori黏土并与试验数据对比,结果表明,模型能够准确描述结构性土、超固结土的力学特征。     

考虑孔隙比和渗透系数随土体当前应力变化的深基坑降水开挖变形分析

基于修正剑桥模型理论,推导了孔隙比e随土体当前应力变化的方程,同时比选了4组经典的描述渗透系数k随孔隙比变化的方程,选择了其中一组最佳的估算公式,编写ABAQUS用户子程序VOIDRI和USDFLD,以实现孔隙比和渗透系数随土体当前应力的变化。在此基础上,研究深基坑降水开挖所致的坑内外土体的变形、围护结构的变形及弯矩,得到以下结论:当考虑孔隙比随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩、坑底隆起量均大于孔隙比为定值时的情况;当考虑渗透系数随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩均小于渗透系数为定值时的情况,但同时考虑渗透系数和孔隙比变化情况时,其对坑底的隆起量的影响可以忽略不计。     

基于饱和土总应力强度指标的非饱和土强度 理论及其应用

 实际工程中求解和测定吸力比较困难,特别在不排水条件下,吸力并非常量,从而难以确定。而饱和度相对容易确定,选择饱和度代替吸力,建立关于饱和度的非饱和土的抗剪强度公式有着重要的实用价值。提出不排水(等含水量)条件下的基于饱和土总应力强度指标的抗剪强度公式,克服了以往相关模型只适合于较小范围的缺陷,能够实现从非饱和土状态到饱和状态的平稳过渡,同时更能反映土体的工程特性;结合非饱和土的土水特征曲线试验及常含水量三轴剪切试验成果,确定适用于云南红黏土的相关拟合参数;将所得抗剪强度公式应用于地基承载力分析中,得到地基承载力随饱和度的减少接近线性增加的结论。     

黏土基坑抗隆起稳定分析的多块体上限解

 为了将多块体上限法拓展应用到饱和黏土基坑抗隆起稳定性分析中,提出支护墙体刚性条件下,用于饱和黏土基坑抗隆起稳定分析的多块体相容破坏模式,并给出相应的上限计算能量方程。为检验多块体上限方法的应用情况,结合实际工程案例以及针对基坑宽度、坑底基岩埋置深度、支护墙体与土体间侧摩阻、支护墙体入土深度和土体强度非均质等对抗隆起稳定存在影响的因素进行计算和分析,并将多块体上限法计算结果与基于Terzaghi模式及Prandtl模式的上限解、Faheem强度折减有限元计算结果、Ukritchon的极限分析有限元计算结果做了广泛的对比。通过对比可以发现,所给出的多块体上限解是所讨论上限解中最优的,计算结果与Ukritchon的极限分析上限有限元计算结果较为接近,而多块体上限方法与Ukritchon的极限分析上限有限元相比,更容易实现,计算量也要小得多。通过大量计算以及与其他方法的对比可以发现,多块体上限方法在黏土基坑抗隆起中的应用是比较成功的。     

压加工艺及设备课程的教学改革探讨

结合压加工艺及设备的课程特点及教学目的,探索了课程教学内容、教学方法以及教师内涵等方面的改革措施,使课程的教学更适合新世纪专业的要求。     

考虑孔隙比和渗透系数随土体当前应力变化的深基坑降水开挖变形分析

基于修正剑桥模型理论,推导了孔隙比e随土体当前应力变化的方程,同时比选了4组经典的描述渗透系数k随孔隙比变化的方程,选择了其中一组最佳的估算公式,编写ABAQUS用户子程序VOIDRI和USDFLD,以实现孔隙比和渗透系数随土体当前应力的变化。在此基础上,研究深基坑降水开挖所致的坑内外土体的变形、围护结构的变形及弯矩,得到以下结论:当考虑孔隙比随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩、坑底隆起量均大于孔隙比为定值时的情况;当考虑渗透系数随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩均小于渗透系数为定值时的情况,但同时考虑渗透系数和孔隙比变化情况时,其对坑底的隆起量的影响可以忽略不计。     

基于镜像法的有限含水层内隧道渗流场解析解及其验证

隧道外水压力和涌水量是水下隧道施工的重要参数。针对以往大多是基于半无限含水层模型求解隧道渗流场，只考虑了单一边界的影响，而对边界条件复杂的隧道渗流场求解存在局限性的问题。建立有限含水层内带衬砌隧道渗流模型；基于镜像法，将该模型转化为无限平面内直线多隧道渗流模型，推导了水头及涌水量解析公式，通过数值解对比及公式退化验算，验证了该解的准确性；基于此解，研究了含水层厚度h、隧道埋深比(d/R₁)、注浆圈参数等对水头分布及隧道涌水量的影响。研究结果表明：任意位置的水头随含水层厚度的增大而增大，隧道越靠近不透水边界，隧道上、下方的水头差越大；隧道与不透水边界距离小于3倍隧道直径时，隧道埋深比对涌水量、衬砌外水头的影响显著，二者的值出现陡降；提高注浆圈抗渗性比增大注浆圈厚度更能降低隧道涌水量。研究成果可为有限含水层地区隧道渗流场预测提供一定理论依据。     

基于孔隙比随深度变化的基坑开挖对邻近刚柔性桩基的影响研究

基坑开挖引起邻近土体产生附加变形和应力松弛,导致邻近建筑物桩基产生附加内力和附加位移。基于修正剑桥模型,推导了孔隙比随深度非线性变化的计算公式,采用ABAQUS中的用户子程序VOIDRI进行二次开发,分析了基坑不同开挖工况下邻近桩基的附加内力和变形,并讨论了不同桩基刚度对其附加内力和变形的影响规律,得出了一些有意义的结论,可为基坑设计和施工过程中的邻近建筑物桩基变形预测提供参考。