深基坑边坡插筋加固与开孔卸载联合支护机理及有限元分析

对深基边坡稳定问题本文提出插筋加固和局部开孔卸载联合支护新体系 ,并首次提出用变弹法解出插筋作用形成复合土体的应力本构关系 ,并对其作用机理探讨。提出插筋复合土体边坡二种破坏模式和杆筋与杆间土间的四种破坏模式。最后通过对插筋与杆间土引入一个能反映粘结一滑移机制的粘结单元。建立了新的杆体与杆间土协同作用有限元模型并通过算例与实测资料对比 ,验证了所建立模型的正确     

复合土钉支护体系稳定可靠性分析

基于Fellenius法,建立了复合土钉支护体系整体稳定性分析的力学计算模型,推导了失效函数中各参数的计算方法及其偏导数;然后应用几何参数控制法建立了基坑边坡整体稳定性破坏时最危险破坏面的计算模型,并利用网格法实现了最危险破坏面的优化计算;最后利用设计验算点法计算了复合土钉支护体系整体稳定的可靠性指标,分析表明:土体的黏聚力、内摩擦角及土钉注浆体与土体间粘结强度的变异性对基坑边坡整体稳定性有较大的影响。     

微型桩+土钉支护基坑稳定可靠性分析

基于Fellenius条分法,构建了微型桩+土钉支护基坑边坡内部失稳的失效函数,推导了失效函数对随机变量c、φ、τ的偏导数;然后利用几何参数控制法建立了最危险破坏面的计算模型,实现了最危险破坏面的优化搜索;最后应用可靠性理论计算了微型桩+土钉支护基坑边坡内部稳定性分析的可靠度,并分析了土体内摩擦角、黏聚力及土钉注浆体与土体间粘结强度的变异性对基坑内部稳定可靠性指标的影响。     

深基坑土钉支护有限元分析方法及应用

根据土钉支护、基坑开挖的受力特点、土钉及其与土体粘结的工作性能,建立三维计算模型,用有限元方法模拟基坑开挖与支护的施工过程、土钉拉力作用和土钉与周围土体粘结滑移的工作性能。在土的本构模型中,以应用Duncan提出的非线性EB模型为基础,参照LadeDuncan破坏准则提出一种加荷或卸荷(再加荷)判别准则,并考虑固结压力降低后弹性模量的确定方法。把这些原理应用于一个工程实例的计算分析,计算结果与实测结果有相同的变化趋势,数值大小基本吻合,验证了有限元模型和分析方法的可靠性。     

喷锚支护结构的施工监理

<正>喷锚结构是用于深基坑开挖的一种挡土结构,其原理是锚杆沿通长与周围土体接触,依靠从边坡最危险滑动面至锚杆末端接触界面的粘结摩阻力,与周围土体形成复合土体,锚杆在土体发生变形的条件下受力,并主要通过其受拉工作对土体进行加固。锚杆分为预应力锚杆与土钉墙2种,前者承受被动主压力,后者承受主动土压力。锚杆间土体变形则通过喷射混凝土面板予以约束。     

土工合成材料加筋边坡宏细观机理模型试验研究

通过包裹式加筋边坡模型试验对加筋边坡宏观变形模式、宏观力学性状、筋土界面细观作用和剪切破坏带处土颗粒运动进行研究,分析土工合成材料加筋边坡宏细观机理。砂土加筋边坡由于加筋体的存在,宏观变形上呈现为类似黏性土边坡的整体滑移破坏模式,出现圆弧状剪切破坏带;坡顶上部基础 p – s 曲线类似基础整体剪切破坏弹性、弹塑性和塑性破坏三阶段,曲线各阶段变化与主剪切破坏带整体发展有密切关系;细观上筋土界面处筋材与土颗粒摩擦和咬合作用提供“似黏聚力”;“主剪切破坏带”内颗粒的滚动摩擦、“过渡区”内颗粒的滚动摩擦和滑动摩擦和“稳定区”内颗粒的咬合作用构成整个剪切破坏带抗滑阻力。筋土界面处筋材与土颗粒相互作用所提供的“似黏聚力”和主剪切破坏带的发展和贯通所提供的滚动摩擦和滑动摩擦是形成加筋砂土边坡整体滑移、改变整个边坡破坏模式的内在原因。     

如何控制喷锚支护的施工质量

喷锚支护是用于深基坑开挖的一种挡土结构，其原理是锚杆沿通长与周围土体接触，依靠从边坡最危险滑动面至锚杆端接触界面的粘结摩阻力，与周围土体形成复合土体，锚杆在土体发生变形的条件下受力，并主要通过其受拉工作对土体进行加固。依靠锚杆、钢筋网和混凝土层共同工作来提高边坡土层的结构强度和抗变形刚度，减小岩（土）体侧向变形，     

降雨诱发非饱和土边坡直线滑移的稳定性计算

根据Green-Ampt入渗原理,考虑降雨入渗及其对土体的物理力学作用,分析了雨水入渗非饱和土边坡坡面入渗规律,建立了非饱和土边坡坡面入渗模型,获得了雨水非饱和入渗过程中的雨水入渗深度计算式。通过分析降雨后边坡潜在滑移体的几何模型和力学特性,获得了滑移面倾角与边坡倾角、雨水入渗深度和坡高之间的关系,建立了降雨入渗影响下非饱和土边坡直线滑移与倾覆破坏的安全系数计算式,为分析降雨入渗非饱和土边坡稳定性提供了一种定量计算方法。     

条形荷载下加筋土边坡破坏机制的数值模拟

为了克服模型的尺寸效用,获得加筋与不加筋边坡在条形荷载下的各种性状参数和边坡的破坏机制,建立用于分析和模拟3个大型室内足尺加筋与不加筋边坡破坏机制的数值计算模型。边坡回填材料采用级配较差的粗砂,土体的非线性弹性响应采用Duncan-Chang双曲线模型E-B模式加以描述,破坏准则采用Mohr-Coulomb屈服准则,并采用与屈服条件不相关联的流动法则。加筋材料采用两节点的弹塑性锚索结构单元进行模拟,并采用无厚度的弹簧-滑动系统来模拟筋土之间的相互作用和相对运动。数值计算采用基于有限差分的连续介质快速拉格朗日分析方法(FLAC),分别对与破坏面位置和形态密切相关的节点位移速度向量、塑性区和剪应变速率分布3个参数进行了计算,获得了3个边坡在条形极限荷载下的双楔体破坏机制和极限承载力,与试验结果吻合较好,验证了模型的可行性。在此基础上,对不同的条形荷载位置及不同填土材料强度下边坡破坏机制进行了数值模拟和分析。研究结果表明,无论加筋与不加筋边坡,当条形荷载位置距坡肩的距离减小时,边坡破坏面形态由双楔体过渡到圆弧形;当填土材料强度降低时,破裂面形态转化为圆弧形或对数螺线形。     

包裹式加筋砂土边坡离心机试验研究与对比分析

利用自主设计的宏细观可视化全程拍摄系统,对包裹式加筋砂土边坡进行了离心机模型试验。研究了20g离心场下包裹式加筋砂土边坡宏观变形模式和力学性状以及筋土界面处细观作用机理和土颗粒运动规律。将离心机试验结果与1g静力模型试验结果进行了对比,分析了不同应力场下加筋边坡变形破坏的宏细观机理。研究结果表明：不同应力场下包裹式加筋砂土边坡破坏模式不同,高应力状态下界面处摩擦咬合力峰值大于筋材拉伸断裂强度,而低应力状态下界面处筋材拉伸断裂强度大于摩擦咬合力峰值。筋土界面处不同的应力状态是影响筋土界面作用方式的重要因素。该研究对进一步认识包裹式加筋砂土边坡破坏机理有积极意义。     

玄武岩-聚丙烯混杂纤维再生混凝土粘结性能研究

玄武岩纤维增强复合筋具有较好的耐腐蚀性,但是冻融破坏会导致其与混凝土间的粘结性能下降。基于国内外研究现状,采用普通中心拔拉试验对混杂纤维再生混凝土与复合筋间的粘结性能进行研究。分析了冻融循环次数、玄武岩-聚丙烯混杂纤维掺量对粘结性能的影响。研究表明:玄武岩-聚丙烯混杂纤维掺入再生混凝土后,复合筋与混凝土间的粘结强度有所下降,但混凝土的延性有所提高;纤维掺量过多不利于提高复合筋与混凝土间的粘结强度;随着冻融次数的增加,粘结应力峰值逐渐提高,试件发生劈裂破坏。     

考虑张拉与剪切破坏的土坡稳定数值分析

论述边坡失稳是滑动土体受张拉和剪切的复合破坏行为,而不是单一剪切破坏的结果,并探讨适用于岩土材料的张拉Mohr-Coulomb剪切复合破坏准则.在采用现行只含单一剪切破坏材料模型的大型有限元程序进行土坡稳定分析时,可通过二次程序开发加入此张拉-剪切复合破坏材料模型,或在数值计算中以剪切破坏区与张拉破坏区刚好连通作为边坡失稳破坏判据2种方法来考虑土体的张拉破坏.采用有限元法和快速拉格朗日有限差分法对7种形式的土坡进行了数值模拟分析与比较.计算结果表明,在考虑土体张拉-剪切复合破坏条件下,2种数值计算方法的分析结果相当.由于土体的抗拉强度小于抗剪强度,因而在不考虑土体的张拉破坏条件下,计算所得边坡稳定安全系数均可能较理论结果偏高1%～10%,故在边坡稳定分析中考虑土体的张拉破坏是必要的.同时,获得了这7种形式的土坡失稳时,对应张拉-剪切复合滑动面形状的规律性认识,可用来检验其他边坡稳定分析法所搜索到的最危险滑动面的合理性.     

FRP土钉主要性能的试验研究

介绍一种新型FRP土钉的主要特点。对FRP筋体抗拉强度和黏结强度及FRP土钉的承载力分别进行室内试验和现场拉拔试验研究,描述并分析其破坏特征。试验表明:FRP筋体抗拉强度高达550MPa,在筋材设计时,可采用修正的混合定律公式进行预测,FRP筋在抗拉强度试验中表现为脆性破坏,树脂基体破碎先于纤维拉断,断裂截面呈参差不齐的毛刷状;FRP筋体与水泥砂浆的黏结强度取决于砂浆体的抗剪强度,黏结应力沿杆长非均匀分布,且FRP筋的最大黏结应力较钢筋更为集中;FRP土钉的变形主要是弹性变形,对于较短的FRP土钉,其承载力大小取决于土钉表面与土体间的抗剪强度,其极限抗拔承载力高于同直径的HRB335钢筋的屈服抗拉强度10%以上,满足工程应用的需要。故FRP土钉可广泛应用于基坑和边坡支护,特别是污染土、盐渍土等腐蚀环境下的土钉支护工程。     

锚固边坡稳定性分析有限元模型及锚固效应的探讨

锚固边坡具有锚固结构与土体变形协调的特点,而用条分法分析边坡稳定性时因土体刚体假设无法考虑结构与土体共同作用的本质,存在低估锚固效应的问题。提出了一种有限元法分析锚固边坡的方法,考虑在有限元模型中采用点锚式和全长粘结式杆单元模拟实际锚固结构的自由段和锚固段,注浆加固体采用接触单元,在土体和结构共同作用和接触变形协调的应力计算的基础上,结合条分法稳定性系数概念,对锚固结构考虑粘结强度或抗拉强度,对土体考虑剪切破坏强度,可得出工程分析所需的锚固边坡稳定性系数。研究结果表明:有限元法所得滑动面深度较条分法更深,稳定性系数更大,其有效锚固长度也存在一定的差异。     

钢筋与混凝土粘结强度的理论计算与试验研究

对未配箍筋的拉拔试件,基于Tepfers受均匀内压作用的厚壁圆筒力学模型,建立了钢筋与混凝土间粘结强度的理论分析模式。在计算粘结强度的表达式中不仅考虑了变形钢筋与混凝土间的机械咬合作用,而且考虑了两者间的摩擦作用。对配箍筋的拉拔试件,分析了构件达到极限承载力时粘结强度的计算模式和箍筋发挥作用的程度,得到了箍筋的最大应变值。同时进行了高性能混凝土与钢筋的粘结性能试验研究,得到的理论值与试验值吻合良好。     

SMW工法桩与旋喷搅拌加劲桩复合支护技术

SMW工法桩(即型钢水泥土复合搅拌桩)具有抵抗侧向土水压力和阻止地下水渗漏的功能。旋喷搅拌加劲桩通过对桩周土体进行切割、搅拌、渗透、挤压和置换,使边坡土体的强度得到较大提高;在预应力锚筋作用下,改善了边坡土体的应力状态,提高边坡土体的承载力和稳定性。将这两种支护结构复合应用,可以充分发挥SMW工法桩较好的止水性能和旋喷搅拌加劲桩抗拉强度高的优点,此支护方法可以为同类基坑工程的设计和施工提供借鉴。     

考虑降雨影响的非饱和土基坑边坡突变失稳分析

降雨入渗往往是非饱和土基坑边坡失稳的主要诱发因素之一,同时边坡失稳又具有突发性。基于突变理论提出了考虑降雨入渗影响的非饱和土基坑边坡稳定性分析方法。根据分析边坡稳定性的塑性极限方法的上限理论建立了边坡失稳尖点突变模型,并得出边坡突发式滑坡的特征关系式,用突变理论对非饱和土边坡稳定进行了初步研究。研究表明,基坑边坡失稳是一种突发性的破坏,外界环境的变化(如降雨入渗导致土体抗剪强度的降低)是基坑边坡发生突发性破坏的决定性因素。     

土工合成材料加筋边坡稳定性分析中的模量因素

本文应用有限元分析方法模拟筋材与土的相互作用,分析了加筋边坡的稳定性,研究了加筋土中筋材的拉伸模量ER与土体弹性模量ES对边坡稳定的影响。分析表明,通过合理选择筋材拉伸模量ER和土体弹性模量ES的搭配,可以提高加筋效果,增强加筋边坡的稳定性。     

基于黏聚力模型的土工格栅筋土界面作用模拟方法

黏聚力模型被广泛应用于金属构件断裂过程的数值模拟。为深入分析土工格栅筋土界面关系,在格栅纵肋处采用罚函数法,在格栅横肋处采用黏聚力模型,并基于土工格栅横、纵肋条拉拔试验数据确定相关模型参数,进而对土工格栅整体拉拔试验进行了数值模拟。结果表明:黏聚力模型能有效地模拟格栅横肋的被动阻抗作用;格栅横肋前的土体破坏模式与Jewell提出的冲剪破坏模式相吻合;格栅横肋发挥的被动阻抗作用约占整体拉拔力的71%;采用黏聚力模型的筋土界面模拟方法与传统界面模拟方法相比更加准确。     

复合土钉墙支护技术在基坑工程中的应用

文章以实际工程为例,介绍了复合土钉墙在基坑施工中的施工工艺。土钉墙支护技术就是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用,弥补土体自身强度的不足,从而有效地提高了土体的整体刚度,弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点,并辅以喷射混凝土在基坑工程中起到对土体加固作用,改变了边坡变形和破坏的性状,显著提高了整体稳定性。