非均匀层状地基的应力和位移场分析

基于前人大量的研究成果,针对圆形均布荷载和非均匀地基,建议了一种基于层状材料Kelvin基本解的数值方法,并验证了其精确性,通过对非均匀地基数值计算分析,研究了层状地基的应力和位移分布情况,以期为工程应用提供指导。     

高填方地基位移和应力分布的有限元分析

以大型通用有限元软件ANSYS为工具，对高填方地基的位移和应力分布进行了数值计算与模拟，探讨并分析了其位移和应力分布的规律。     

三维层状地基排桩远场被动隔振分析

 屏障隔振是治理振动污染一种极为有效的手段,被广泛应用到工程实际中,但目前关于屏障隔振的研究主要基于弹性均质半空间条件,而对更符合实际的层状地基屏障隔振问题则鲜有报道,尤其是层状地基中复杂的三维非连续屏障隔振问题。将三维直角坐标下的二次形函数薄层法基本解答代入弹性动力边界积分方程,得到薄层法半解析边界元法,分析不同桩长和不同桩土剪切模量比对排桩隔振效果的影响。结果表明：(1) 上软下硬层状地基中的排桩被动隔振,排桩的有效深度为2.5左右,远大于排桩在均质地基中的有效深度1.0;(2) 对于上硬下软层状地基,排桩的有效深度为2.0左右,小于上软下硬地基中排桩的有效深度;(3) 当桩与表层土剪切模量比5≤G*≤30时,随G*的增加,排桩隔振效果增加明显。     

干扰位移示及层状岩质边坡滑动边界的确定

从能量准则和边坡结构分析出发,阐述了层状岩边坡滑向和最不利滑面的确定方法,文中以层夺质边坡结构分析为基础,提出了确定滑向的半定量方法,并进一步确定出最不利干扰位移。根据已确定的最不利干扰位移求得边坡内各点的干扰能量值及干扰能量等值面,并以最小干扰能量曲面作为潜在滑动边界。     

中厚板弯曲断裂问题的边界元分析

本文在中厚板裂纹尖端位移场展开式[1]的基础上,应用边界元方法中的分域法,严格应用三广义位移平板弯曲理论的3个边界条件,采用高阶奇异元计算中厚板弯曲断裂应力强度因子,计算分析了有限尺寸板在不同厚度、不同宽度及不同支承条件下应力强度因子及其变化。     

弹性地基板弯曲的边界元分析

本文在引入等效荷载，将弹性地基板弯曲的控制微分方程化为普薄板弯曲的控制微分方程的基础上，建立了弹性地基板弯曲的非线边界积分方程。通过对挠度采用一阶Ｈｅｒｍｉｔｅｒ插值，对转角，等效弯矩，等效剪力采用零阶Ｈｅｒｍｉｔｅ插值将积分方程离散，迭代求解，分析了Ｗｉｎｋｌｅｒ地基板的弯曲问题。算例表明这种方法，精度良好，实用方便，程序设计简单。     

层状地基中单桩沉降分析

工程实际中地基土大多为层状分布，在这种非均质介质体中，探讨如何从理论上寻求一种较合理的单桩沉降分析方法，对于工程设计具有较高的实用价值。本文以弹性力学Ｍｉｎｄｌｉｎ应力解答为基础，首先求解处于弹性地基中的单桩周围及下卧层土中的应力场，然后利用分层地基模型，求解单桩的沉降，最后考虑地基土的成层性对计算进行修正并用Ｆａｏｒｔｒａｎ７７编制成电算程序。经过计算与实侧的比较，证明本方法具有一定的实用价值。     

二维层状地基空沟主动隔振分析

采用薄层法层状半空间基本解答作为格林函数的边界元法，该方法可以有效的分析多层场地的动力问题，是解决土一结构动力相互作用问题的一种有效工具。同时对粘弹性层状地基二维空沟主动隔振进行了详细的分析，提出了对于二维粘弹性层状地基屏障隔振效果的评价应综合考虑振幅衰减系数的设计标准和振幅幅值的设计标准，有助于空沟主动隔振的工程应用。     

干扰位移法及层状岩质边坡滑动边界的确定

 从能量准则和边坡结构分析出发, 阐述了层状岩质边坡滑向和最不利滑面的确定方法。文中以层状岩质边坡结构分析为基础, 提出了确定滑向的半定量方法, 并进一步确定出最不利干扰位移。根据已确定的最不利干扰位移求得边坡内各点的干扰能量值及干扰能量等值面, 并以最小干扰能量曲面作为潜在滑动边界。     

双参数弹性地基厚板分析的边界元法

以弹性地基上Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板为研究对象，地基采用双参数模型，把地基效应归并到厚板的弯曲微分方程中。利用「４」导出的双参数地基上弯曲问题的基本解，从虚功原理出发，依据在胡海昌的中厚板弯曲理论，推导出三个广义位移表示的边界积分方程。适用于任意边界条件，任意形状及任意荷载的薄板及中厚板的弯曲问题。     

基于位移控制边界单元法盾构隧道开挖引起分层土体变形分析

 考虑地基土体非均质性的影响,基于弹性层状半空间地基模型,提出分析多层地基中盾构隧道开挖引起周围土体不排水变形的位移控制边界单元法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中进行求解的状况。针对盾构隧道开挖边界引入椭圆化非等量径向土体位移移动模式,建立层状地基中洞周边值问题的边界积分求解方程,并采用高阶等参单元代替低阶常分布单元得到边界离散方程,同时以弹性层状半空间地基模型的基本解代替常规均匀介质体的Kelvin或Mindlin基本解,最终求得隧道洞周给定位移条件下的土体位移场。算例分析表明：位移控制边界单元法在计算均质地基和非均质层状地基中都具有较好的精度;对于非均质层状地基,如果采用以往的将不同土体参数近似折算成平均值进而按照弹性均质地基进行求解会带来较大的计算误差。研究成果可为合理评估盾构隧道施工对周围环境的影响提供一定的理论依据。     

地中弹性边界对盾构近距离掘进位移场的影响

通过工程实践发现,地下构筑物的存在对盾构穿越施工引起的位移场分布有较大影响,从而对盾构穿越构筑物的变形预测与控制也有较大影响。为分析预测盾构超近距离穿越地中构筑物施工过程中的地层变形特性,将地中构筑物视为弹性边界,运用边界单元法进行模拟分析。根据弹性理论的小变形假设及弹性边界的变形协调条件,地层中的位移场可以认为是由盾构推进和弹性边界上作用力同时引起的位移场的叠加。计算结果表明:考虑弹性边界时土层中的位移场与常规不考虑弹性边界的影响有较大的差别,其计算结果对盾构近距离掘进中位移场的精确预测及超前控制具有重要意义。实际工程问题可以根据所提的理论计算得出盾构与弹性边界的关键控制距离,以超前控制盾构掘进施工,确保近距离保护对象的安全。     

偶应力对含充填层状岩体边界层效应的影响

 传统的连续介质理论本构关系没有考虑材料微结构的影响。岩石材料的微结构尺度一般在毫米量级以上,并且在高应变梯度情况下,层状岩体的弯曲变形非常显著。采用偶应力理论和有限单元法,对含充填层状岩体结构面边界层效应进行研究,并对经典理论和偶应力理论的结果进行对比。结果表明：考虑偶应力后,尺度效应明显。层状岩体结构面边界层内应力、应变的绝对值均有所减小;层状岩体结构面边界层内剪应变出现一个过渡区域,剪应变突变有所改善,但剪应力却不再连续。特征长度影响过渡区域大小,第二剪切模量、泊松比、弹性模量不改变过渡区域大小。     

成层地基非线性波动问题人工边界与波动输入研究

建立了考虑非线性效应的无限成层地基波动模拟的时域人工边界条件及相应的波动输入方法。首先，推导了线性阻尼介质中的一维人工边界公式，进而推广得到近似的二维人工边界方程：然后，通过等效线性化处理，获得了近似考虑远场成层地基非线性效应的人工边界：最后，建立了相应的波动输入方法。数值算例表明，所给出的人工边界与波动输入方法具有良好的精度，可以方便地应用于成层地基非线性波动问题的研究。     

土钉支护现场量测及工作性能分析

通过对基坑土钉支护的坑壁水平位移和土钉应力现场量测数据分析表明:土体最大水平位移发生于基坑顶部;基坑深度范围内中部土钉受力最大;土钉最大应力作用点的连线为边坡最危险滑裂面的位置。土钉布置宜上长下短,下部土钉适当加密,以抵抗基坑底部存在的剪应力集中。     

基于边界元法各向异性岩石的裂纹传播路径分析

 利用边界元法来探讨各向异性大理岩的裂纹传播特性,如应力强度因子与裂纹倾角及材料各向异性的关系、裂纹初始开裂角度与裂纹传播路径的预测及仿真分析。将边界元法结合最大围压断裂准则来预测各向异性材料的裂纹初始开裂角度及模拟各向异性材料的裂纹传播路径,并将数值分析结果与前人的初始开裂角度及试验所观察的传播路径得到的结果进行比较,研究结果表明,数值分析结果与试验结果均较为吻合。因此,所提出的裂纹传播方式可准确地分析各向同性及各向异性材料的裂纹传播特性。     

土钉支护技术现场测试及有限元分析

通过两个大型土钉支护深基坑工程的现场实测，测得了土钉应力分布、坡顶水平位移及土钉极限抗拔力，并用土工有限元程序ＰＬＡＸＩＳ进行计算，实测结果与有限元计算结果能较好地吻合。     

成层地基中斜桩弯曲性状及其竖向承载力分析

通过对成层地基中由于土体位移产生的斜桩的弯曲性状的研究 ,分析了斜桩承载力的影响因素。结果表明 :地基反力系数对斜桩承载力影响不大 ,而土体位移会大幅度降低斜桩的竖向承载能力。     

指数渗流定律下成层地基一维非线性固结分析

在土中渗流遵循指数形式渗流定律的背景下,考虑实际中的变荷载作用及土体初始有效应力沿深度的线性增加,建立成层软土地基一维非线性固结控制微分方程及求解条件。运用有限差分法获取其数值解并编制相应的计算程序,通过与达西渗流定律下成层地基非线性固结半解析解相对比,验证了该差分解及计算程序的可靠性。最后,结合不同工况下的某四层软土地基一维非线性固结计算实例,分别对土中的超静孔压、按孔压定义的平均固结度以及地基沉降量进行计算分析。     

层状地基中大直径端承桩水平和摇摆耦合振动特性

在考虑土体切向振动对横向振动影响的基础上,建立土体振动模型。对土体水平阻抗修正后与经典解进行比较,证明文中解的正确性;然后,利用矩阵传递法得到大直径端承桩的水平阻抗、摇摆阻抗及其耦合阻抗。通过参数讨论发现长细比和桩土相对刚度是影响大直径桩基动力特性的主要因素,说明该模型能够更为准确地预测大直径桩的振动特性。