土层非线性地震反应分析方法及其检验

针对现行土层地震反应方法在大震情况不适用的问题,基于所提出的指数形式土体动力本构模型(UE模型),结合时空交叠积分格式和多次透射边界条件,提出了一种新的一维土层非线性地震反应分析方法.利用共振柱试验的结果检验了UE模型的可靠性,并利用该方法对唐山响嘡三维强震台阵的资料进行了计算,通过对地表加速度时程和放大系数以及土层阻尼特性的计算结果进行分析,可知该方法较等效线性化方法更为合理可靠.检验结果表明该方法能够较好地反应土体在强震作用下的非线性特性,可用于土层地震反应分析计算.     

挡土墙墙后土体应力状态及土压力分布研究

为了考虑在平移模式下刚性挡土墙墙后土体主应力偏转和水平土层间的剪应力作用,对墙后滑裂土体的应力状态进行了详细分析.考虑各土层滑裂面水平倾角的变化,对水平层单元法改进,建立了逐层渐近计算法.将墙面、滑裂面的应力状态与墙后滑裂土体的水平土层的静力平衡相结合,建立了水平土层竖向应力、挡土墙土压力、合力及其作用位置的计算公式.计算结果表明,挡土墙主动土压力分布与模型试验结果基本一致;计算得到的滑裂面为一曲面,其顶宽比库仑理论滑裂面小,与试验结果相吻合.     

高填土场地考虑土体固结的桩基负摩阻力

以长春龙嘉机场T2航站楼为工程依托,采用现场土层沉降观测、桩基承载力测试和室内数值模拟相结合的方法研究了粉质粘土在回填堆载时桩基负摩阻力中性点的确定问题。通过土层沉降观测和桩基载荷试验,得到了回填土累计沉降量、填土加载与时间关系曲线及拟合公式以及单桩的Q-S曲线、桩身内力和桩侧负摩阻力与土层深度的变化关系;采用Midas有限元软件对桩基的沉降变形进行计算,以实测的桩侧摩阻力来模拟桩土之间的相互作用,桩端土层采用弹性支撑模拟,弹簧的刚度根据"m法"进行计算;采用改进高木俊介法计算了不同固结时间下桩周土层的残余沉降量。通过理论计算和现场试验的对比分析,确定了不同固结时间下桩基负摩阻力中性点的位置,并对该类场地地基土的沉降修正系数进行了修正。     

土体非线性本构模型的修正与土层特性分析

旨在提出一个合理应用经典土体非线性本构模型进行具体土层分析的方法.依据土体非线性数值模拟的基本理论,通过开发一个适合于大型计算软件ANSYS的Macro文件,采取对邓肯-张非线性本构模型中的参量E1进行逐级荷栽作用下的修正方式,建立了一种土体非线性本构模型修正与土层非线性特性分析的方法.一黏性土土样的三轴试验结果表明,对一些常用的土的非线性本构模型,在应用于具体的土层中时所存在的不适应或不适合具体土层特性的部分,采用文中所建立的方法矫正或修正可提高应用这些经典本构模型对具体土层进行非线性特性分析时的合理性和有效性,进而可提高土的变形特性分析和土与其中及相邻结构共同作用分析的计算精度.     

考虑土层冻结温度时人工冻结温度场模型

为了研究土层冻结温度对冻结壁厚度计算的影响,构建了考虑土层实际冻结温度的人工冻结温度场模型．对前苏联学者关于人工冻结温度场的若干经典解析解,如特鲁巴克单管和单排管解、巴霍尔金单排和双排管解,做出了修正．推导出了全面反映确定温度场下冻结壁厚度与土层冻结温度之间关系的修正解．结果表明：冻结壁厚度随土层冻结温度的降低而减小．当冻结温度为-1～-2．5℃时的冻结壁厚度比按冻结温度假设0℃时的计算值可减薄10％～23％．土层冻结温度对冻结壁厚度的影响不容忽视．     

土层随机地震反应的动力可靠度计算

研究了土层的随机地震反应分析方法，建立了基岩输入地震动加速度功率谱函数为白噪声和过滤白噪声时土层的动力可靠度计算理论。     

污染物在填埋场底部非饱和土中的一维扩散解析解

为了揭示非饱和状态时污染物在填埋场底部土层中的运移规律,建立了污染物在非饱和土中的扩散模型。模型考虑了零浓度和零通量等下边界条件。在假设土层体积含水量随深度线性分布的基础上,利用分离变量法结合广义正交理论推导了该模型的解析解。解析解计算结果和有限元软件COMSOL Multiphysics 4.2的计算结果符合很好,并可退化到稳态解。100年时非饱和土底端污染物通量为91g/ha/a,是孔隙度0.3时饱和土底端通量(63g/ha/a)的1.4倍,是孔隙度0.6时通量(126g/ha/a)的0.7倍。当土层上下端总体积含水量一定时,同一时刻土层底部污染物相对浓度随顶端含水量增大而减小;土层底部污染物通量变化则很小。本文解析解可用于复杂数值模型的检验,实验数据的拟合和填埋场防渗系统的初步设计等。     

超采深层地下水引起地面沉降规律的探讨

分析了华北平原地区因超量开采深层地下水,引起土层压缩及地面沉降的成因和规律;依据深层地下水非稳定流抽水原理和地层渗透固结理论,计算地下水位下降后形成的深层粘性土层的压缩量和地面沉降量．     

论深表土层竖井地压的计算——兼与“立井厚表土层地压的理论与实践”一文商榷

由于我国矿井建设的需要,竖井表土层地压的计算已成为一个重要课题。《中国矿业学院学报》于1979年第一期发表了“立井厚表土层地压的理论与实践”一文(以下简称“立”文),阅后,我认为文中在理论方面的阐述是有问题的。而且该文的题目虽然强调了“厚表土”,但在理论上并未对多层土壤的地压计算作出探讨,文中最后所举的表土深600米的算例,用夹心墙公式对不同深度的地压计算用的是同一内摩擦角,也就是仅研究的单一土层。这样厚的单一土层实际上是不存在的,所以“立”文研究得并不“厚”。本文在分析过去竖井表土层地压计算公式存在问题的基础上,区别各种情况,重点研究多层土壤情况下竖向荷载的传递,对深表土层的竖井地压计算作些探讨和建议。     

强夯作用下成层地基的一维固结研究

在对强夯作用分析的基础上，建立了双层地基在强夯荷载下的一维固结方程；利用Laplace变换给出了土层内有效应力的解析解，提出了土层固结变形量的计算方法。由所推导出的公式可以看出，有效应力和固结变形量与土层的性质有很大的关联，说明考虑实际地基的分层是必要的。同时，也揭示了强夯法加固成层地基的机理。     

土体硬化模型参数试验研究及其在南昌地区基坑工程的应用

基坑开挖数值分析的关键在于土体本构的选择和计算参数的合理选取,硬化模型（HS模型）是应用较为广泛的模型之一。通过采用GDS空心扭剪试验仪（SS-HCA）和常规固结仪完成大量室内试验,获取了南昌地区软土层的硬化模型参数,对各层土参数中模量之间的比例关系进行探讨,并将试验得到的结果与相关文献的结果进行比较和总结。运用PLAXIS有限元数值计算软件,对南昌某地下室深基坑工程进行数值模拟,土体本构模型采用程序内置的HS模型。结果表明,围护桩深层水平位移的实测数据与数值计算结果基本吻合,表明获取的HS模型参数及方法适用于南昌地区基坑开挖的数值分析。     

洞庭湖区堤内压盖模型渗流有限元优化

根据洞庭湖区堤基地质特点,建立了多元结构堤基的堤内压盖模型,并采用渗流有限元法,通过改变堤内压盖宽度或厚度,进行优化研究.提出堤内压盖的临界宽度、厚度概念,并将有限元计算的临界宽度、厚度与堤防设计规范中压盖公式计算的结果进行对比,两者一致,说明有限元法处理压盖问题正确可行.最后,将有限元法应用到洞庭湖区资江大堤柴山湖段压盖处理工程中,结果表明,该方法对于求解实际复杂工程问题实用有效.     

基于未确知测度理论的基坑边坡稳定性评价

影响基坑边坡稳定的不确定性因素较多,如基坑规模、场地岩土体性质、施工质量、环境因素等。为了探索科学合理的基坑边坡的稳定性评价方法,本文基于未确知测度理论,选取了基坑深度、支护方式、主要土层粘聚力、主要土层内摩擦角、地下水及地表水作用、邻近荷载、邻近荷载坑边距、施工质量八个因素作为评价指标,利用三标度法结合层次分析法确定各指标权重,建立基坑边坡稳定性评价模型。将此模型应用于两个基坑工程实例,对比实际监测结果,评价结果的可靠度较高。结果表明,基于未确知测度理论的基坑边坡稳定性评价模型具有可行性。     

矿山采动区砖砌体房屋三维有限元模型的建立与分析

本文针对矿山采动区砖砌体房屋的特点,建立了考虑地基与上部结构协同工作的三维有限元模型。文中给出了墙体、地基及滑动层等单元的破坏模式及处理方法。数值模拟分析及现场试验表明,三维有限元模型能够反映采动区砖砌体房屋的受力状态,理论分析与实测结果基本一致。     

增城水库坝基渗流条件分析

通过对增城水库坝基地质条件和坝体材料的分析,认为水库坝体土质密度不均匀,干密度偏低,渗透性强,可能存在渗透稳定问题;坝基局部沙层埋藏较浅,坝基有强透水沙层连通,存在渗透破坏可能,建议进行渗透稳定分析和防渗加固措施研究。     

地基变形及压缩深度计算方法研究

地基变形计算是土力学中尚在进行研究的课题.本文针对苏联建筑法规和我国规范的计算方法中存在的不足进行讨论改进,合理考虑土的压缩特性,提出新的计算方法.     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

有限压缩层地基模型在刚性基础与地基相互作用分析中的应用

本文推导了矩形面积上单位均布荷载作用时角点下的沉降的数学表达式，利用叠加原理可求得任意点处的沉降系数，从而改进了有限压缩层模型的计算过程，并运用到刚性基础与地基的相互作用分析中。     

Boundary Simulation of Pumping Groundwater on Two-layer Soft Soil Structure with Porous Media

Based on random theory, fluid dynamics, porous media and soil mechanic, the porosity and random characteristic of the two-layer soft soil in Wuhan region were studied in this paper. The random seepage co-efficient on the two-layer soft soil was analyzed, and the seepage model and its ranabm distribution function were given. The groundwater flow differential equations related to the two layer soft soil structure were also established. The evaluation procedure of effect boundary on the pumping water in deep foundation pit was put forward. More-over, with an engineering exantple, the probability distribution on random boundary prediction for pumping water of foundation pit was computed.     

流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基的力学特性

深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明,透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。