冲击作用下锤-土接触面应力研究——强夯冲击的动应力研究之一

强夯时锤-土接触面和地基内的应力受到众多因素影响,精确求解较为困难,可行的途径是采用近似和简化方法来估算。本文在系统总结冲击作用下已有的接触面应力计算公式的基础上,比较了不同锤-土接触面应力公式的计算结果,分析了接触面应力的影响因素和变化规律,对理论公式进行了比较。结果表明,不同接触面应力计算公式的计算结果有一定的差异,差值可达数倍至近十倍或更大。     

强夯法加固煤矸石地基动应力模型试验研究

通过强夯法加固煤矸石地基物理模型试验,用 DH5939 动态应变仪完整地记录了强夯每一击作用下煤矸石地基中的 动应力 ,系统地研究了不同夯击能和夯击次数作用下不同深度煤矸石地基动应力的分布特征及其衰减规律。结果表明,在强夯冲击荷载作用下,动应力为单一的波峰,沿夯锤不同深度的动应力达到峰值具有明显的时滞性。强夯动应力在水平方向的衰减速度比竖直方向快,竖直方向的影响范围比平方向大。在相同的夯击能作用下,动应力峰值随深度衰减很快,近似呈负幂指数规律衰减。另外,对不同的测点,在夯击能一定的条件下,随着夯击次数的增加,有效加固范围内的动应力增加明显,但在 3 ～ 6 击后基本稳定。研究为精确模拟分析强夯加固机理提供了有效途径。     

强夯动应力的量测及现场试验研究

结合常吉高速公路强夯补强加固路基工程,做了大型的现场试验。在试验路段布置了43个土压力盒,运用动态应变仪记录了强夯动应力的传播和衰减过程,并尝试用动应力的传播与衰减曲线说明冲击波在土体中的传播。试验结果表明:强夯对红砂岩填土路基的加固效果明显,强夯动应力也相当明显,强夯动应力在水平方向的衰减速度比竖直方向快,竖直方向的影响范围比水平方向大;强夯法加固地基的影响深度远大于有效深度;随着夯击次数的增加,有效加固范围内的动应力增加明显,但在3～5击后基本稳定;从动应力等值线图上也可分析出强夯作用时压缩波、剪切波、瑞利波的作用范围。     

高能级强夯加固湿陷性黄土地基动应力的研究

基于相似原理,通过室内模型试验,研究了湿陷性黄土地基中高能级强夯作用下动应力的传播规律,研究结果表明:(1)在强夯夯击数较小时,低能级强夯的动应力略高于高能级强夯;随着强夯夯击数增加,高能级强夯的动应力明显大于低能级强夯,高能级强夯的优势逐渐显现,其加固效果明显优于低能级强夯;(2)强夯夯击数增加到一定程度后,在地基土某一深度以上,虽然高能级强夯的动应力远大于低能级强夯的动应力,但衰减的速度很快,而在该深度以下,高能级强夯的动应力和低能级强夯的动应力相差不再悬殊;(3)高能级强夯处理过的地基土从上到下可以分为3个区域,即松弛区域、加固区域和弹性区域。     

多轮组车辆荷载下公路地基的附加动应力

基于移动集中点荷载作用下的地基附加动应力的理论解,采用数值积分方法计算了移动圆形均布荷载下地基的附加动应力。将交通荷载简化为移动的均布圆形荷载,对比分析了荷载作用半径、荷载移动速度对地基附加动应力的影响规律。分析结果表明:浅层地基和深层地基中的附加动应力分布规律有所差异;荷载移动速度对地基中各应力分量的影响规律与地基深度密切相关;地基中的附加应力分布曲线具有良好的归一化规律。在单个轮轴荷载计算方法的基础上,采用叠加法对多轮组车辆荷载作用下的地基附加动应力进行了研究。计算结果表明:应力的叠加效应和荷载移动速度效应对深层地基的影响较浅层地基更为显著;多轮组车辆荷载作用下,应力路径形式变得更为复杂。     

强夯振动对复合地基水平冲击作用的现场试验和模型试验研究

强夯地基处理技术是—种常见、有效的地基处理方法,但由于其施工时的噪音、振动等对周围建筑物和环境的影响而限制了它的作用.本文利用曹妃甸工业区的强夯工程实例,强夯振动对周边CFG复合地基力学性状的影响进行了现场试验和模型试验研究,对桩身承受水平应力分布规律进行了系统分析.该成果对强夯法在吹填地基中的应用具有重要的指导意义.     

帽子模型在强夯动应力计算中的应用

采用帽子模型对强夯时非饱和湿陷性黄土中的动应力分布进行了计算 ,计算结果与现场测试结果一致 ,证明帽子模型可作为非饱和黄土强夯动应力计算模型。通过对计算结果与实测资料的分析对比 ,对强夯法的加固机理作了进一步的探讨 ,最后得到了一些有益的结论。     

帽子模型在强夯动应力计算中的应用

采用帽子模型对强夯时非饱和湿陷性黄土中的动应力分布进行了计算，计算结果与现场测试结果一致，证明帽子模型可作为非饱和黄土强夯动应力计算模型。通过对计算结果与实测资料的分析对比，对强夯法的加固机理作了进一步的探讨，最后得到了一些有益的结论。     

煤矸石地基在强夯冲击荷载作用下的物理模型试验研究

 为了研究强夯法加固煤矸石地基的加固效果,了解强夯过程中不同深度处动应力分布规律,测定不同夯击能的有效加固深度,进行室内模型试验研究。用DH5939动态应变仪采集不同夯击能、不同击数、不同测点位置煤矸石地基中的动应力。试验结果表明：单击夯沉量随夯击次数的增加而减小。在夯击次数相同情况下,单击夯击能越大,夯沉量也越大。在强夯作用下,动应力主要为单一的波峰,没有明显的第二波峰,作用时间极短,动应力达到峰值所需的时间明显小于衰减时间。沿夯锤不同深度的动应力达到峰值具有明显的时滞性,在同一深度,随着夯击能、夯击次数的增加,动应力也相应增加。另外,强夯后煤矸石地基的物理力学特性指标如压实度、黏聚力等较夯前有较大提高,夯击能越大,提高幅度越明显,夯击能相同时,距夯点位置越近,提高幅度越明显。满足实际工程需要的最佳夯击能约为3 000 kN•m,最佳夯击击数为7～9击。该成果不仅适用于强夯法处理煤矸石地基,对其他松散易碎介质如建筑渣土的强夯地基加固也有一定的参考价值。     

强夯作用下动应力测试及分析

本文对强夯时土中动应力进行计算。选择“帽子模型”作为计算模型,以山西化肥厂地强夯为例进行了计算。计算结果与现场测试的结果基本一致,利用“帽子模型”进行计算其结果是满意的。     

合理运用Mindlin公式计算桩端附加应力的探讨

规范推荐的桩基沉降计算中,其桩端下附加应力系根据Mindlin解所得的Geddes应力公式来计算,其理论依据是简化为半无限体内一竖向集中力推导出来的,计算结果会在桩端附近产生较大的应力集中现象,导致桩端计算厚度范围内应力大大超过土的强度,使计算失真,沉降偏大。而且,规范没有明确分层总和法中计算分层厚度的选取,导致不同的计算分层厚度会影响最终沉降值。因此,本文推导出方桩和圆桩情况下考虑桩端截面影响的附加应力公式,用于计算桩身轴线下的应力;并且在竖向关于z进行再积分,得出了桩端下竖向附加应力面积的解析式,这样分层厚度一般可取自然土层厚度,不必再划分较细的计算层厚度,避免了计算分层厚度成为影响沉降值的因素。     

强夯作用下接触应力与土体竖向位移计算

针对钱家欢加卸载弹性模型中强夯冲击应力在加荷阶段应力偏大,卸荷阶段应力函数形式复杂的不足,对应力峰值进行修正和对应力函数进行改进,即将复杂的分段函数形式转化为标准的正弦函数形式。而且,根据动力分析中应力边界与速度边界之间的关系,将应力边界时程转化为速度边界时程,并将正弦荷载函数引入,推导出一种计算土体竖向位移的简化计算方法。工程实例表明,该法形式简单、使用方便,计算结果很接近实测位移。更多还原     

地铁荷载作用下地裂缝邻近土体受力数值分析

利用有限元分析法,对西安穿越地裂缝带的地铁隧道与土体在地铁荷载下的动力相互作用进行了三维模拟,分析了整体式隧道和分段式隧道两种情况下衬砌与土接触压力的分布规律和衬砌下部土中动应力的传递规律及影响范围,并将地铁列车荷载引起的动应力与初始静应力进行了比较,得出了地铁动荷载与重力荷载之间的强度差异。分析表明,列车从上盘往下盘运行过程中,在地裂缝附近,下盘拱底与土附加接触压力较正常值大,上盘则较正常值小,下盘拱顶与土附加接触拉应力较正常值大,上盘拱顶与土之间则产生附加接触压应力;土中竖向动应力从衬砌底传递至下部11 m过程迅速减小,动应力对此范围以外的土体影响较小;地裂缝附近分段式隧道条件下土中竖向动应力较大;就本次模拟工况而言,地铁动荷载产生的动应力比初始静应力要小很多,初始应力与动应力的最小倍数在60倍以上。     

粉质粘土路基冲击压实动力响应数值模拟研究

依托实际工程,应用有限差分软件FLAC 3D分层建立高速公路粉质粘土路段路基模型;通过在路基模型顶面施加1次动力荷载和施加不同次数动力荷载,对路基模型的动力响应进行数值模拟分析,研究了冲击作用下动应力、竖向位移沿深度和径向距离的变化规律。结果表明:冲击轮冲击路基表面破坏土体结构,从而使路基土体密实,冲击碾压加固路基效果显著;土体中加固区近似为椭球体,其剖面为椭圆形;土体中动应力、竖向位移沿径向的衰减速度大于竖向的衰减速度,径向的影响宽度小于竖向影响深度;当冲击压路机保持正常的工作速度12 km·h^-1,路基填筑高度为1 m时,冲击碾压次数宜在20次左右。     

应力历史对重塑红黏土动力特性影响的试验研究

土体动力特性是影响工程稳定性的重要因素。大量试验研究表明应力历史对红黏土静力特性有较显著影响,但目前研究应力历史对红黏土动力特性影响的成果甚少。为进一步揭示应力历史对红黏土动力特性的影响,对承受过不同应力历史的重塑红黏土土样进行了大量动三轴试验,得到了不同应力历史条件下重塑红黏土的动应力应变骨干曲线及动模量变化曲线,分析了不同应力历史对重塑红黏土的影响规律。试验结果表明：在不超过重塑红黏土强度的范围内,提高土体压实度、围压、固结比和振动频率,有利于提高土体动强度和动弹性模量。为给相关工程提供基础数据及参考,建立了重塑红黏土动力指标与应力历史因素的经验公式。     

群桩刚性承台竖向动阻抗的简化计算

目前对群桩动阻抗研究的文献 ,始终局限在刚性承台底与土脱离的假设 ,而没有考虑实际存在的承台底与土接触的情况。文中在对群桩刚性承台动阻抗的求解过程中 ,首次考虑了承台底土与承台及群桩的动力相互作用。文中首先利用前期文献确定了单桩和单独刚性基础在均质弹性土中的竖向动阻抗 ,然后定义了桩 -土、土 -桩、土 -土动力相互作用因子的概念 ,并对诸动力相互作用因子作了理论推导及计算 ,进而建立了均匀介质中群桩竖向动力阻抗的简化计算方法。     

驻波作用下有限厚度海床动应力路径特性研究

基于驻波作用下有限厚度海床动力响应的解析解,推导了海床内土体单元在以轴向偏差应力的一半为横坐标,剪应力为纵坐标的应力平面上的动应力路径,得出土体单元位于波节处的动应力路径为纵轴上的一条线段;位于波腹处为横轴上的一条线段;位于波节与波腹之间为非标准椭圆形。以北海区域为例对确定动应力路径的初始相位差?、轴向偏差应力幅值的一半a、剪应力幅值b 3个参数进行分析,得出在0~0.35倍海床深度范围内时,波节与波腹之间土体单元的动应力路径趋近于线段,而在0.35~1倍海床深度范围内时,动应力路径为非标准椭圆形,且初始相位差?沿相对深度的增加在-180°~-150°范围内变化。通过海床渗透系数、波浪周期、海床厚度对海床内土体单元动应力路径的影响分析可得:海床渗透系数、波浪周期的变化不会改变海床内相同位置土体单元a,b的取值,而对?的取值会有影响。当海床渗透系数不小于10-2 m/s时,海床内土体单元的动应力路径均为线段;而在不同波浪周期下,?在海床下部区域的变化范围均为-180°~-150°。当海床厚度较薄时,动应力路径在表层0~0.03倍波长范围内趋近于线段;当海床厚度在0.3~2倍波长范围内时,随着海床厚度的增加,海床表层动应力路径趋近于线段的深度范围逐渐增大。     

高能级强夯室内模型试验研究

基于相似理论,自行设计了室内模型试验装置,利用该装置对3000kN.m8、000kN.m和10000kN.m能级强夯开展了室内模型试验研究。研究结果表明：强夯的动应力在锤底有变化,夯锤两侧的动应力几乎为零。随着夯击次数的增加,在锤底浅层土体形成应力集中层,在该集中层上,动应力的增幅较为明显;动应力随着深度的增加而衰减,...