特殊应力路径下软黏土变形与强度特性试验研究

通过进行软黏土的常规三轴固结排水试验、K0固结轴向加载排水剪切试验及K0固结侧向卸荷排水剪切试验,模拟基坑侧壁土体的实际应力路径,对比分析3种不同应力路径下土体的变形和强度特性。分析结果表明：① 在3种试验应力路径下,软黏土土样破坏时的主应力差值随着固结围压的增加而增加,均呈近似线性变化;② 侧向卸荷应力路径下,软黏土的变形和强度特性较之常规三轴试验结果均有较大差异;③ 相对于各向等压固结,K0固结条件下土体的凝聚力减小,内摩擦角增大。研究结论为基坑设计时采用反映土体实际应力路径的力学参数提供了理论依据。     

软土卸荷强度试验方法探讨及试验研究

通过不同固结、剪切路径,对广州典型软土进行了卸荷抗剪强度试验,试验结果显示,不同的试验方法得到不同抗剪强度参数。不同试验方式下,土样卸荷后的抗剪强度指标都低于加荷下的抗剪强度指标;对基坑工程而言,采用DCU（侧向卸荷三轴试验）更符合实际情况,鉴于该试验方法较难,可采用DGK（先预压固结后卸荷至不同固结压力再进行快剪试验）得到的指标来代替。试验结果还表明：卸荷状态下土体应力应变曲线仍为双曲线形式,且曲线为加工硬化型;在相同的围压下,卸荷强度小于加荷强度;初始切线卸荷模量小于初始切线加荷模量,即用加荷下的加荷模量来代替卸荷下的卸荷模量将会使得工程偏于危险。     

适用于砂土基坑变形分析的土体本构模型应用

我国现行的基坑设计规范条文中没有明确基坑土体变形计算的方法,尝试运用有限差分数值计算分析的方法进行砂土基坑土体变形规律分析。基于常规的土工试验结果,分析了砂土的受力和变形特征,并将分析结果作为本构模型选择的依据。经对比分析,认为FLAC3D自带的Cysoil本构模型能够描述砂土常规加卸载应力路径下的力学性质;同时还研究了Cysoil本构模型参数的取值方法以及采用Cysoil本构模型进行基坑开挖支护过程的模拟。最后将Cysoil本构模型应用于孟加拉国某深基坑工程中,得到的围护结构和内支撑变形规律与理正深基坑设计计算软件相同,在此基础上,进一步分析了数值计算得到的坑周土体变形特征。由于基坑开挖过程是土体卸荷的过程,卸荷回弹是基本趋势,因此只有在围护结构和内支撑的刚度不能维持土体弹性状态的部位,坑边土体才会出现沉降变形。研究成果可为类似工程基坑的设计提供参考,以优化围护结构和内支撑刚度。     

开挖卸荷土体本构模型研究方法

我国土木、水利、交通和矿山工程建设中广泛存在着由于开挖卸荷引起的土体位移及稳定问题,传统的极限平衡方法不能考虑土体应力应变关系和应力历史等因素,安全系数的计算与工程实际存在偏差。以变形量为失稳判据的有限元强度折减法,考虑了土体应力应变关系,一定程度上可以弥补传统方法的缺陷,但目前针对开挖卸荷应力路径条件下土体应力应变规律研究偏少,限制了有限元强度折减法的作用,导致开挖卸荷相关问题不能很好地解决。因此本文针对卸荷土体应力应变规律研究工作给出了相应的思路和方法:采用室内卸荷应力路径试验,寻找合适的土体卸荷本构模型,在探索采用常规试验获取模型计算参数的实用方法和取用原则的同时,对开挖土体应力变形进行分析,进而结合有限元轻度折减法对实际开挖工程进行有限元数值模拟,与现场监测结果相比较,对模型和参数确定方法进行修正。应用这种方法,可以得到反映开挖卸荷实际的土体本构模型及其参数确定方法。     

卸荷对花岗岩残积黏性土抗剪强度的影响分析

以广州地区花岗岩残积黏性土为研究对象,通过击样法制备特定含水量试样,在不同压力下进行固结加、卸荷抗剪强度试验。对比分析试验数据,研究加、卸荷状态下花岗岩残积黏性土的抗剪强度变化,探寻应力历史对抗剪强度指标的影响,并得出相应结论。总体而言,土体的应力历史对其强度指标影响较大,由于土体卸荷路径不同,土体的卸荷抗剪强度也随之不同。残积土卸荷抗剪强度理论要比加荷土体复杂,在卸荷工程土体设计中应该采用卸荷抗剪强度指标。     

软土基坑卸荷对下卧既有隧道纵向变形影响研究综述

为全面了解软土基坑开挖对既有隧道纵向变形的影响,掌握既有隧道在基坑近接施工下的纵向变形响应特征以减少开挖对邻近既有隧道的影响。文章从理论研究、数值模拟以及实测分析等3个方面对国内外相关研究进行了总结,同时提出了基坑开挖对下卧隧道最大位移影响范围的实用边界模型,之后给出了有待下一阶段进一步研究的方向。主要结论如下:现有的分析方法都依赖于隧道处于假设状态的初始条件,未考虑隧道的已有“损伤”;数值模拟结果的合理性很大程度上依赖于所选择的本构模型与参数取值,更加适用于复杂应力条件的本构模型将是未来研究的重点;卸荷比对下卧既有隧道的影响明显,在软土地区的隧道上方进行基坑开挖,可通过调整卸荷比来减小对下卧隧道的扰动。随着基坑卸荷比的研究从“一维”逐步深入到“三维”,基于卸荷比的基坑开挖对隧道位移影响的预测准确度更高。     

基坑开挖卸荷影响深度的确定

为模拟基坑开挖过程，在室内用多套直剪仪进行卸荷后立即剪切试验，目的在于探求开挖面以下粘性土体强度变化的规律性，用以确定开挖卸荷影响深度。     

基于改进西原模型的厚冲积地层基坑结构回弹参数敏感性分析

通过在传统西原本构模型中串联Newton体,可准确追踪黄河厚冲积黏土地层中土体卸荷后的非稳定蠕变力学行为特征。以济南省文化艺术中心大厦深基坑为工程背景,采用现场监测数据分析、统计建模和FLAC^3D二次开发数值模拟相结合的方法进行模型优化和改进西原方程的参数辨识,分析了围护桩的不同插入比、桩边尺寸及桩间净距3种情况下基坑卸荷导致的底板上移规律,以及立柱桩入土深度、插桩位置及桩型对基坑开挖过程中立柱桩的回弹特性的影响。结果表明底板上移对参数的敏感程度大小为围护桩净距＞插入比＞桩边长;立柱桩回弹对参数的敏感程度大小为立柱桩入土深度＞插桩位置＞桩型。利用此规律可有效降低基坑开挖对工程桩及底板隆起的影响,确保了济南省文化艺术中心大厦深基坑的施工安全、优质,为同类地层深基坑控制立柱桩及底板隆起提供了设计经验和参考。     

水库优化调度遗传算法参数的灵敏性分析

选取选择算子、交叉算子、变异算子、初始种群数、交叉率、变异率和终止条件等7个主要因素,以搜索能力、时效性、收敛性、稳定性为算法性能评价指标,运用正交试验方法,进行遗传算法参数的多指标、多因素、多水平的模拟试验。采用极差分析方法,确定因素对遗传算法性能影响,得到结论,遗传算法参数对各性能评价指标影响比模式的影响大;初始种群数、优值不变终止代数和变异率是影响算法综合性能的主要敏感参数。实例表明,采用确定式采样选择、均匀交叉和均匀变异模式遗传算法的综合性能较优。     

基坑开挖卸荷影响深度的确定

为模拟基坑开挖过程，在室内用多套直剪仪进行卸荷后立即剪切试验，目的在于探求开挖面以下粘性土体强度变化的规律性，用以确定开挖卸荷影响深度。     

软土深基坑组合开敞式支护数值模拟与监测分析

以某沿海地区深基坑工程为背景,介绍了软土地区采用分级卸荷、重力挡墙和桩锚组合的开敞式基坑支护型式。通过建立三维有限元模型模拟基坑开挖过程,对比数值模拟和现场监测结果,分析了基坑支护桩水平位移和锚杆力的变化规律。结果表明:支护桩变形和锚杆力的模拟值与监测结果趋势一致,实测结果与预测值的整体偏差在15%以内,基坑工程处于安全稳定状态;三维有限元模型可以较好地考虑基坑在组合支护情况下重力挡墙和空间效应对桩锚结构受力的影响,具有较高的可信度;对于软土基坑,将重力挡墙和桩锚组合,并结合分级卸荷,改变了支护结构上的土压力分布规律,能够有效控制基坑变形,确保支护结构稳定。应用成果可以为同类工程提供参考。     

河流水质多参数识别反问题的演化算法

给出了利用演化计算方法求解河流水质多参数反问题的一种新方法。该方法把参数识别反问题转化为优化问题用演化方法求解。它的特点在于：从多个初始点开始寻优，并借助交叉和变异算子来获得水质参数的全局最优解。数据模拟结果表明，该方法具有很高的精度，收敛速度快，且编程简单，易于计算机实现，值得在实际工作中采用。     

对流-扩散方程源项识别反问题的遗传算法

给出了利用遗传算法求解对流一扩散方程源项识别反问题的一种新方法。该方法把源项反问题转化为优化问题，用遗传算法求解。它的特点在于：从多个初始点开始寻优．并借助交叉，变异算子来获得全局最优解。实例模拟结果表明，该方法具有精度高，收敛速度快且易于计算机实现等特点。     

考虑渗流与变形耦合作用的基坑工程时间效应

基于比奥固结理论，推导了考虑卸载和坑内外水头差影响的三维固结有限元方程，编制了考虑地下水渗流与土骨架变形耦合效应的有限元程序，研究了基坑变形以及坑内外超静孔隙水压力和土水势的时间效应。与不考虑坑内外水头差的情况对比表明，由于坑内外水头差的影响，基坑的围护结构变形、坑后地表沉降以及坑底隆起变形都增大，不考虑坑内外水头差影响的计算是偏不安全的。     

考虑塑性发展系数的简化软土基坑回弹变形预测

为了解决现有的基坑回弹变形计算方法所需参数较多、计算过程较为繁琐、工程应用上受到限制等问题,利用孔隙比和压缩变形量的关系推导出塑性发展系数β的表达式,根据卸荷比R对回弹变形量的影响,估算坑底回弹土层的计算深度,且忽略深大基坑中央土体应力分布的空间效应和坑底中部土体在开挖前及开挖后均为均匀的自重应力场,建立一种基于塑性发展系数β的回弹量估算方法。利用该法对上海市某挖深17.9 m的深大基坑中部回弹量进行估算,并与回弹实际监测值作比较,结果表明,可以用该方法估算回弹量;同时,分析了该方法的工程应用可靠性,并对预测效果修正提出了相应的建议。     

红黏土地区深基坑变形特性的时空效应研究

为消除地下空间施工安全隐患,针对人为诱导作用下深基坑施工过程中产生的沉降变形问题,研究红黏土地区深基坑施工监测与变形特性的规律.通过在深基坑开挖和拆撑施工过程中对支护结构水平、竖向位移,深层水平位移、内支撑轴力、地下水位和孔隙水压力等进行监测,对高层建筑深基坑变形监测的工作流程、监测方法及监测数据等进行研究.结果 表明...     

基于改进遗传算法的水轮机调速器参数优化

本文提出了一种用改进的遗传算法优化水轮机调速器参数的新方法，通过引入自适应变化的变异概率和交叉概率，改善了遗传算法的寻优效率，并提出了分段加权的目标函数，能够改善水轮机调速器的反冲影响，通过仿真表明，改进遗传算法寻优效率较简单遗传算法有了大幅提高，具有很强的鲁棒性。     

超固结因素影响下桩柱结构地震响应

地震荷载作用下饱和地基的循环加载响应以及动力液化问题成为地震工程研究中的重要课题。为更好研究饱和地基在考虑超固结因素下的影响及其在循环加载下的演化规律, 在下负荷面剑桥模型理论框架下分别通过排水和非排水三轴压缩试验对循环加载下土体的加载响应进行数值模拟研究。在以上研究基础上, 基于ADINA81平台开发负荷面剑桥模型本构关系模块, 建立两相饱和地基下的桩-土耦合体系的动力非线性有限元数值模型, 对不同模型下桩柱结构的地震响应进行了数值模拟对比研究。研究发现在下负荷面剑桥模型下结构的动力响应数值模拟结果介于弹性模型与经典剑桥模型之间, 考虑超固结因素影响后, 地基表现出更好的抗液化特性与更高的承载能力, 能改善结构的动力响应与受力状况。     

大埋深粗粒土勘察及物理力学特性试验研究

随着我国大量的水利水电工程开工建设,良好的基岩坝基逐渐减少,不得不在深厚覆盖层地基上建设大坝,因此,深厚覆盖层地基的勘测是首先需要解决的问题。通过开挖后现场原位试验论证了大埋深下粗粒土物理力学特性。总结了大埋深下粗粒土勘察,统计分析了现场原位试验中干密度、平均粒径与土体承载力、变形模量、凝聚力之间的关系以及渗透系数与临界坡降之间的关系;通过对现场原位试验与室内试验结果进行对比研究,找出了室内试验凝聚力、内摩擦角、破坏及临界坡降值估算与原位试验对应值的统计规律。这些试验研究成果有助于提高深厚覆盖层的勘测工作效率,具有较大的工程应用价值。