考虑土塞效应的大直径 ＰＨＣ管桩竖向承载特性

大直径ＰＨＣ管桩贯入土体时,桩端土体进入管桩内形成土塞,产生土塞效应。为了研究土塞效应对大直径ＰＨＣ管桩竖向承载特性的影响,对大直径管桩静载试验进行数值模拟,得到不同因素下桩顶荷载－沉降及桩身轴力变化曲线。研究结果表明:桩径、土塞高度对桩顶沉降和桩身轴力影响最大,相同荷载作用下,桩径越大,土塞高度越高,桩顶沉降越小,桩身轴力减小速度越快;桩－土塞摩擦系数与土塞弹性模量的影响效果类似,其值较小时,桩顶沉降变化明显,增大到一定值后,沉降变化速率基本为零;土塞黏聚力与内摩擦角变化不会对桩顶沉降产生明显影响。     

土塞效应对PCC桩振动特性影响的数值模拟

采用ABAQUS建立土塞效应作用下PCC桩的三维有限元模型,对土塞效应下PCC桩的低应变瞬态动测响应进行模拟,得出不同土塞率、不同土塞与桩壁摩擦系数下的桩顶速度时域和频域响应。结果表明:(1)随着土塞率的增大,速度时域曲线中的第一阶反射波峰的幅值减小,且幅值减小依然受三维效应的影响。(2)随着摩擦系数的增大,速度时域曲线中的第一阶反射波峰与第二阶反射波峰的幅值逐渐减小,且第一阶反射波峰幅值的减小程度较为微弱、呈线性变化,第二阶反射波峰幅值的减小程度更为显著、呈非线性变化,波形在第二个反射波峰之前才开始出现分离现象。(3)土塞效应导致波动在土塞段传播的速度减小,土塞效应越强,削减作用越强。(4)土塞效应削弱了纵向振动,横向振动与弯曲振动的耦合,从而导致PCC桩导纳曲线共振峰幅值下降。     

双向动荷载下振动频率对黄土动力特性的影响

采用TYS-20型电脑控制电液伺服土动三轴试验机对Q3黄土试样进行了一系列的动三轴试验,探究了双向循环荷载作用下振动频率对黄土动力特性的影响。动强度试验结果表明:当振动频率在0.2~3 Hz范围内变化时,黄土的动强度随振动频率f的增大而增大;对动强度与振动频率的关系在双对数坐标系上进行拟合发现:相同破坏振次下,两者近乎呈直线关系;在破坏振次分别为10,20,30次条件下,频率0.2,1 Hz相比3 Hz得到的动强度相对降低值最大可达到61.9%,最小为11.9%,且围压越小,降低程度越明显。动模量试验结果表明:动剪切模量随动剪切应变的增大而先增大后减小,在衰减过程中,频率越大衰减越缓慢,同一动剪切应变对应的动剪切模量也越大;在相位差为0°条件下,振动频率越小动剪切应变发展越快,侧向循环应力幅值的增大减慢了土体动剪应变的发展速度,在一定范围内侧向循环应力幅值越大越有利于土体稳定。     

扬州地区黏性土土水特征曲线试验研究及应用

对扬州地区典型黏性土进行了土水特征曲线试验研究,分析了干密度对土水特征曲线的影响。试验表明:土的初始干密度越大,进气值越大,脱水速率越小。采用Fredlund和Xing三参数模型计算得土水特征曲线方程,并推算出非饱和土的渗透系数曲线。通过对降雨入渗条件下的扬州地区典型黏性土边坡进行稳定性分析。结果表明:同等基质吸力下,非饱和土体积含水率越大,渗透系数越大;土体进气值越大,同等基质吸力下渗透系数越大,边坡越稳定;扬州地区黏性土体遭遇特大暴雨时,降雨4 d后边坡安全系数下降30%~50%,滑动面位于边坡表层。更多还原     

灰土挤密桩控制高等级公路涵洞地基沉降效果研究

为探究灰土挤密桩对控制黄土地区高等级公路涵洞地基沉降变形的效果,以青海省东部湿陷性黄土区新建民小一级公路的两道涵洞为工程实例,分别采用2.5倍桩径和3.0倍桩径为桩间距的灰土挤密桩进行地基处理,结合现场监测和数值模拟计算,从地基处理前后土体湿陷系数、压缩模量、沉降变形等方面分析其应用效果。结果表明:经灰土挤密桩处理后,公路涵洞基底8 m深度范围内的土体湿陷系数从地基处理前的0.030~0.065减小至0.015内,公路涵洞基底6 m深度范围内的土体压缩模量从处理前的均值10 MPa提高到15.0~21.5 MPa;相对于3.0倍桩径桩间距的灰土挤密桩,2.5倍桩径桩间距的灰土挤密桩的桩间土体湿陷系数的减小值(0.003~0.005)略大,且桩间土压缩模量的增加值(1.5~4.5 MPa)也略大;1.5年后,采用2.5倍和3.0倍桩径桩间距的灰土挤密桩处理后涵洞沉降量分别为43.9 mm和52.4 mm,说明灰土挤密桩能够有效控制湿陷性黄土地区高等级公路涵洞地基湿陷变形,桩间距越小、对消除或减弱土体湿陷性的效果越明显,对控制涵洞沉降变形越有利。采用灰土挤密桩处理湿陷性黄土地区高等级公路涵洞地基,可以充分控制涵洞工后沉降变形,确保涵洞运营安全。     

膨胀土湿胀干缩特性试验

为研究膨胀土湿胀干缩变形与含水率变化的一般规律,采用压缩仪和收缩仪对重塑膨胀土进行了无荷载条件下的分级浸水膨胀试验和收缩试验。结果表明:试样的初始干密度越大,初始含水率越小,土体的膨胀系数越大,最终膨胀率也越大;初始干密度越大,初始含水率越小,土体的收缩系数越小,最终线缩率和体缩率也越小;膨胀系数和收缩系数反映了膨胀土受含水率变化而产生变形的特性,可作为评判膨胀土胀缩性能的指标。     

高频振动沉桩全过程数值模拟的方法与应用

通过有限元软件ABAQUS建立高频液压振动打桩的三维模型,研究高频打桩对周围土层性质的影响。为了更好的贯入,在桩轴线处建立半径为1 mm的管。采用Coulomb的本构接触摩擦模型,管土的切向摩擦设为光滑,桩土接触采用罚函数,法向均采用硬接触。打入桩和圆管采用离散刚体壳模拟,土体采用摩尔库伦本构模型,很好的实现不排水条件下高频液压振动沉桩整个过程的数值分析。贯入模拟过程表明桩尖周围土体的水平应力和竖向应力发生应力突变现象;静载力越小,激振力越大,影响越大;频率越大,贯入时间越长;土体越坚硬,影响越大;桩土摩擦系数越大,影响越大。更多还原     

基于能量法的超长桩屈曲稳定影响因素分析

随着大型超高层建筑的发展,超长桩的使用越来越多,超长桩的屈曲稳定性问题研究显得尤为重要。在前人的基础上,采用土抗力与实际更为接近的C法和常数法组合的土抗力模式,且同时考虑桩自重和桩侧摩阻力,用能量法求解得到超长桩的屈曲临界荷载公式,并进一步全面分析各因素对超长桩屈曲稳定的影响。结果表明:桩侧单位摩阻力与桩身自重对桩的屈曲影响可忽略不计;桩的挠曲函数项数越多、土抗力越小,基桩的屈曲临界荷载越小;桩自身参数桩长、桩径越大,屈曲临界荷载力越大;地基土比例系数越大,屈曲临界荷载越大。因此,从超长桩的屈曲稳定性来讲,尺寸较大的超长桩运用到较硬地基时基桩抵抗屈曲破坏的性能最大。研究成果可为工程中超长桩的设计和运用提供理论依据。     

驿城区原状黏性土动力特性试验研究

为研究驿城区各类黏性土的动剪切模量G和阻尼比λ随埋深的变化特性,对驿城区不同埋深下的各类原状黏性土进行系列动三轴试验,试验结果表明：(1)对于基础物理性质相近的原状黏性土样,埋深越深,动剪切模量越大,阻尼比越小。(2)埋深越深,原状黏性土的最大动剪切模量越大,两者符合指数关系。(3)埋深越深,原状黏性土的G/G_max-γ曲线越偏向右上方,λ-γ曲线越偏向右下方;埋深对粉质黏土的G/G_max-γ和λ-γ曲线的影响均大于黏土。(4)总结了G/G_max-γ和λ-γ关系曲线随埋深变化的拟合参数值,可对实际工程提供一定的参考价值。     

饱和土中管桩的纵向振动特性

受饱和土中孔隙水的流动特性和桩基与土体渗透率不同的影响,饱和土中土与管桩的相互作用与单相土-桩相互作用的动力学行为差异较大。本文将土体视为液固饱和两相介质,利用多孔介质理论描述饱和土的宏观力学行为,假定饱和土符合Novak平面假定,将Novak的平面应变模型推广应用到饱和土中管桩的振动问题中,求解了饱和土层的纵向振动,并通过数值算例分析讨论了桩周土和桩芯土力学参数对饱和土中管桩纵向振动的影响。研究结果表明：管桩桩顶复刚度和导纳随频率的变化规律与实心桩不同,桩周土较桩芯土提供的摩擦力要大,且桩周土对管桩纵向振动的影响较桩芯土大。     

滨海淤泥固化土的动模量与阻尼比特性研究

采用海洋淤泥与固化剂混合形成的固化土对地基工程进行处理,相比于回填土、开山石作为地基材料要更加经济,淤泥固化土可广泛用于道路、堤防、填海造地等工程领域。通过对大连金州湾海域海洋淤泥土进行不同掺入比（８％、１０％、１２％）的固化处理,采用动三轴试验对不同（掺入比、围压）条件下的固化土进行动力特性试验。结果表明:当固结应力与动剪应变值不变时,固化土的动剪模量随着掺入比的增大而增大,阻尼比减小;当动剪应变小于临界值１０－３时,动剪模量减小的速率较小,阻尼比增长曲线缓慢,当动剪应变大于１０－３时,模量值衰减速率增大,而阻尼比增长变快;当固化剂的掺入比大于１０％时,固结应力的增大对固化土动模量的影响稍有减弱。     

三种原状土动力特性试验研究

动剪模量和阻尼比是土动力分析中最重要的参数,是土动力计算和场地地震安全性评价中不可或缺的内容,一般通过室内共振柱试验得到。影响原状土动剪模量和阻尼比的因素很多,土体的埋深是不可忽略的因素之一。采用GCTS共振柱仪器分别对不同深度下粉质黏土、强风化粉砂质泥岩、强风化砂岩3种原状土样进行试验,得到了不同埋深对土样动剪模量、阻尼比的影响关系。利用H-D模型对数据进行处理,得到土样的最大动剪切模量和最大阻尼比。并给出了最大剪切模量与埋深计算公式,得到不同埋深下G/G_(max)~γ、λ~G/G_(max)的关系式,间接得到了阻尼比与剪应变的关系,并对不同埋深下的G/G_(max)~γ、λ~G/G_(max)进行归一化处理。结果表明,土体埋深对动剪模量比和阻尼比影响较小。研究成果对实际工程具有一定的参考价值。     

初始剪应力和相位差对饱和砂土动力特性的影响

自然边坡存在初始剪应力,地震波双向振动存在相位差,两者对边坡砂土的动力特性都有影响。利用GCTS双向动三轴测试系统实现对初始剪应力和相位差的控制,研究了饱和砂土动剪切模量和阻尼比的变化规律。结果表明:在一定范围内,随着初始剪应力和相位差的增大,土体趋向于更稳定的状态,变形幅值减小,最大动剪切模量增大,最大增幅达125%;初始剪应力对阻尼比有放大效应,但相位差对其影响较为复杂;两者的耦合作用对最大动剪切模量的影响是比较显著的,根据试验结果得到了该条件下的最大动剪切模量经验预测公式。     

非饱和黄土的动剪模量与阻尼比

本文对陕西杨凌地区的非饱和黄土在不同湿度条件下进行动扭剪试验，测定了非饱和黄土的动剪切模量和阻尼比。结果表明，非饱和黄土的动剪切模量随动剪应变的增加而减小，但减小的幅度愈来愈小；在其它条件相同时，最大动剪切模量随含水率的减小而增大，随固结应力的增大而增大；非饱和黄土的动剪切模量与黄土的结构状态及密实状态有关。在相同含水率、固结应力比和固结应力条件下，原状黄土的最大动剪切模量比重塑黄土的稍大，重塑黄土最大动剪切模量随试样干密度的增大而增大；非饱和黄土的阻尼比受含水率、固结应力比、周围压力、干密度等因素的影响，可以反映在其与动剪应变的关系上，在半对数坐标系中动剪切模量与动剪应变具有较为良好的线性关系。     

武汉市区土动力学参数统计分析

为探究武汉市区土体动力学参数特性,收集了武汉市区146个工程场地353个钻孔的资料,并结合在武汉地震工程研究院有限公司进行的土体动三轴试验结果,整理出武汉市区530组土样的动力学数据。筛选后,根据武汉市区土体性质及土层深度分布的具体情况进行分组,以统计均值的形式给出武汉市区6种典型土体在不同埋深下动剪切模量比G/G_max和阻尼比λ的参考值,并以粉质黏土、黏土及淤泥质土为例,以拟合曲线的形式给出G/G_max,λ随剪应变γ变化的平均曲线。通过与规范值、行业推荐值对比,得出武汉市区土体动剪切模量比受埋深影响相对较小,接近于行业推荐值,而阻尼比与规范值、行业推荐值相比大小关系不固定等结论。该结果可供武汉市区地震安全性评价工作和岩土地震工程应用参考使用。     

尾矿粉土动力变形特性试验研究

采用GDS动三轴试验仪,对某尾矿坝的尾矿粉土筑坝料进行了动模量与阻尼比试验,研究了尾矿粉土的动应力-动应变特性,分析了围压和固结比对最大动剪切模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并基于沈珠江动力本构模型,提出了可以将固结比影响归一化的最大动剪切模量和模量衰减的修正公式。试验结果表明:随着围压和固结比增大,尾矿粉土的动弹性模量增大,阻尼比减小;随着动应变的增大,动剪切模量比逐渐减小,阻尼比变大;该修正公式可以将固结比和围压对最大动剪切模量和模量衰减的影响归一化,能较准确地反映尾矿粉土的动力变形特性。     

南京地区粉质粘土动剪切模量与阻尼比试验研究

通过对南京地区某大型地下工程场地原状淤泥质粉质粘土和粉质粘土开展共振柱试验,研究了两类土动剪切模量与阻尼比随剪应变和固结围压的变化规律,结合双曲线模型,给出了淤泥质粉质粘土和粉质粘土动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化的平均曲线及其动参数的典型值,并与前人的研究成果进行了对比分析,表明该研究成果可为南京地区建筑工程项目地震安全性评价提供一定的借鉴和参考。     

基于大型动三轴试验的筑坝砂砾石料动模量和阻尼比研究

为获得筑坝砂砾石料的动模量、阻尼比参数及其影响因素和影响规律,采用大型动三轴试验仪,对某沥青混凝土心墙砂砾石坝的筑坝砂砾石料进行了动模量、阻尼比试验,研究了筑坝砂砾石料的动应力-动应变特性,分析了围压对最大动模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并以修正等效线性模型为基础,确定坝壳料和过渡料的动模量和阻尼比等特性参数。试验结果表明:随着围压增大,筑坝砂砾石料的动剪切模量增大,阻尼比减小;随着动应变的增大,动剪切模量比逐渐减小,阻尼比变大;修正等效线性模型引入归一化动应变,能较好地消除围压对动模量衰减规律和阻尼比的影响,能较准确地反映筑坝砂砾石料的动力变形特性。研究成果可为类似工程提供借鉴和参数 。     

济南市区土体动剪切模量比和阻尼比的统计分析

依托于济南地铁拟建场地的地震安全评价工作,开展了土体的动三轴试验,并对试验成果进行了统计分析。得到如下结论:对于同一层土,随着剪应变的增大,动剪切模量比减小,阻尼比增大,不过试验数据的离散性较大;采用土体动力本构模型对试验结果进行拟合分析时,拟合效果较好;与其他地区的研究成果相比,济南市区土体的动剪切模量比较大,阻尼比较小,说明土体的动力性质较好,对抗震有利。研究成果既有利于认识济南市区土体动力特性的特殊性,又可为工程抗震设计提供参考。     

筑坝堆石料的动模量阻尼比试验研究

为研究目前在土石坝工程中遇到的长石砂岩类堆石料的动力特性,采用大型高压多功能静动三轴试验机,对某面板堆石坝长石砂岩类堆石料进行了动模量与阻尼比试验研究。分析了围压对最大动模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并以Hardin-Drnevich 模型为基础,确定主堆石料、过渡料和垫层料3种坝料的动模量和阻尼比等特性参数。试验结果表明:动模量随着动剪切应变的增大逐渐衰减,最大动模量随围压的提高而增大,各种材料的动剪切模量比随着动剪切应变的增大而减小,变化趋势满足Hardin-Drnevich公式,有效固结围压越大,动剪切模量比随动剪切应变衰减的速率越慢;阻尼比随着动剪切应变的增大而增大,围压越大,阻尼比越小,变化趋势可用提出的修正的Hardin-Drnevich公式进行描述。研究成果可为土石坝抗震设计与动力稳定评价提供理论基础。