无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时,可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时,主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时,主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。     

直线形冻土墙用于深基坑支护的试验研究

根据相似理论并考虑工程因素 ,推导了直线形冻土墙用于深基坑支护时温度、变形的相似准则方程 ,进行了模化设计 ,对砂土冻土墙的温度和变形进行了模拟试验 .研究表明 :用一定厚度的泡沫塑料板对冻土墙保温是可行的 ;冻土墙变形由转动变形、弹性变形及蠕变变形组成 ;墙体变形随其厚度增大呈非线性减小 ,而随土压力增大呈非线性增大 ;墙体暴露时间与其变形之间呈幂函数关系 .     

非均质砂土地区钻孔桩孔壁稳定性分析

以遂德高速公路德阳中江至遂宁段王家堰大桥桩基工程为依托,通过数值分析的方法对非均质砂土层钻孔桩孔壁的稳定性进行了计算分析,并总结了适用于砂土层的桩孔施工方法.研究结果表明:随着挖孔深度不断增加,孔壁土体侧向卸荷量增大,砂土塑性区半径随深度变化不大,形成塑性区后孔壁易发生破坏,黏性土塑性区半径在不同土层深度有明显变化;在非均质砂土层成孔时孔壁出现应力集中;土体沉降最大位置主要集中在砂土层,沉降分布呈"V"型;桩孔开挖过程中钢护筒所受应力随钻孔深度增加而增大;设计有效钢护筒高度能够抵抗孔壁土体卸载,减小沉降变形,保证施工质量.     

RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力的计算与分析

采用位移土压力计算理论,结合室内模型实测值对RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力进行计算与分析。结果表明,土压力强度沿墙高度的分布、土压力合力大小以及合力作用点的位置均与实测值基本相符合,说明在RTT变位模式下采用计算理论公式计算被动侧土压力是可行的;与n=0.78时相比,n=0时符合更好,这可能与模型箱尺寸效应以及试验箱上部土体受到扰动较大有关;随着n值的逐渐增大,土体更易达到朗肯被动极限状态。     

某煤矿第三平台挡土墙及地面变形原因分析

认为第三平台挡土墙及地面变形并非土体整体滑动造成,而是由于墙后上层滞水的形成和富集及地面推载的作用,使得墙后土体产生了温陷变形和一定的压缩变形;同时又使土体湿化,降低了土的抗剪强度,增大了主动土压力所造成。     

考虑土拱效应挡土墙绕墙底转动的主动土压力

采用库仑土压力理论的假设,通过研究刚性挡墙绕墙底转动极限状态土体内主应力拱形状,计算了土层平均竖向应力和剪应力,得到了对应于不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数和水平摩擦系数的理论公式。将其用于水平微分单元法求解挡墙绕墙底转动时的主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,分析了填土内摩擦角和墙土摩擦角对土侧压力系数、水平摩擦系数、土压力强度、土压力合力、土压力合力作用点的影响,并与模型试验数据进行了比较。     

红砂岩风化土在不同约束条件下单点冲击作用效应

采用改装的击实仪对赣南地区红砂岩风化土进行室内单点冲击试验,通过预埋带有编号的钢珠测试土体的水平和竖向位移,采用自制环刀取土,测试不同位置土体的密度变化.研究表明,在侧面刚性约束、底面柔性约束时,红砂岩风化土的密度随着总夯击能的增大而增大,增大的幅度在一定深度范围内是随着深度的增大而越来越小的,总夯击能越大,土颗粒竖向位移与深度之间的非线性关系越显著.在侧面和底面都刚性约束时,土颗粒水平位移的大小与其离夯点的水平距离先正相关,然后负相关.     

绕墙底向外转动刚性挡土墙的土压力计算

针对绕墙底向外转动的刚性挡土墙，提出了一种简单可行的土压力计算方法。根据墙后土体的渐进破坏机理，建立了填土内摩擦角及墙土接触面上外摩擦角的发挥与土体位移的非线性关系，其中土体初始内摩擦角根据初始应力条件确定。采用改进的库仑主动土压力公式计算各转角下的土压力分布，得到了土压力合力大小及合力作用点的计算公式。算例分析表明，在不同转角下土压力强度、合力大小以及作用点的计算值与实测值接近，表明该计算方法可用于绕墙底向外转动位移模式下挡土墙的设计及验算。     

地震作用下挡土墙主动土压力分布

在滑动楔体上沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上的水平力、竖向力及地震力,建立挡土墙主动土压力基本方程,结合滑楔体力矩平衡条件,得到对应不同地震系数的侧压力系数,将其用于水平微分单元法,得到了地震荷载作用下挡土墙主动土压力理论公式.分析地震系数对土侧压力系数和土压力的影响,结果表明,土侧压力系数随水平地震系数增加而增大;当竖向地震系数小于零时,土侧压力系数随竖向地震系数增大而减小,当竖向地震系数大于零时,土侧压力系数随竖向地震系数增大而增大;随着竖向地震系数的增大,水平土压力强度最大值逐渐减小,随着水平地震系数的增大,水平土压力强度最大值先递减后增大;随着竖向及水平地震系数的增大,水平土压力最大值位置向墙顶方向移动,靠近墙底处土压力强度相对减小,靠近墙顶处土压力强度相对增大.     

侧限条件下非饱和土增湿压缩试验研究

采动区建筑物局部地基增湿可减缓地表曲率变形,为研究非饱和土体增湿过程中的压缩变形规律,对侧限条件下不同初始含水量、荷载作用和渗水点位置等影响土体增湿压缩变形的因素进行了室内试验研究.试验结果表明,施加载荷和渗水点位置对土体渗水量和渗水速度有影响.在荷载作用下,非饱和土体增湿过程的压缩量与土体初始含水率、增湿时间、渗水量以及渗水点位置有密切关系.初始含水率越大土体增湿变形开始的时间越短;增湿时间越长,渗水量越多,施加载荷越大,土体的最终变形量越大;渗水点越接近载荷施加面,增湿变形的效果越显著.增湿变形具有3个阶段和可控性,研究结果对消除采动地表曲率变形对建筑物影响和建筑物结构纠偏等具有理论和实践指导意义.     

土体压缩-回弹变形特性试验研究

针对地面沉降中土体变形问题,开展了不同土体(砂土、粉土和黏土)在不同状态下的压缩-回弹试验,结合相关土体变形机理的研究,对不同土体的压缩-回弹特性进行了研究。主要结论如下:砂土的压缩变形最为显著,其次为粉土,最后为黏土。砂土的变形呈现出初期变形小,后期变形大的特点。粉土和黏土则相反,两者的变形主要发生在前期。三种土体的变形均主要为不可逆变形,其中黏土的变形存在着明显的滞后性。砂土的变形主要来源为砂土结构的重塑,黏土则来自于结构的重塑和水分的重分布,粉土则与黏土相似。     

挡土墙后土体拱效应分析

考虑墙土摩擦角对挡土墙后土体滑裂面倾角的影响,对小主应力拱形状进行了理论分析.根据土拱形状计算平均竖直应力,由此得到了对应不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数,将其用于水平微分单元法求解挡土墙主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,并与库仑土压力理论和模型试验数据进行了比较分析.结果表明,挡土墙主动土压力强度为非线性分布,与模型试验结果基本吻合;土压力合力与库仑土压力合力相等.     

冻结法施工中的冻土特性试验研究

为获得冻结法施工中土体冻胀融沉特性规律,以某地下联络通道工程为原型,根据相似理论,进行了水平冻结模型试验。结果表明,冻胀融沉过程中,土体温度先迅速降低后升高,维持在0℃一段时间后,继续缓慢升高至室温;土压力值先增加后减小,其中,竖向土压力值随深度的增加而增大,相同埋深下,距冻结管越近,水平土压力值越大;土体融化固结沉降值明显大于冻胀位移值,土体竖向位移较水平位移变化显著。积极冻结期内土体温度降低速率变慢,且埋深越大、距冻结孔越近,土体温度降低越快、降幅越大;无侧限土体压力值先增加后减小,侧限土体压力值则逐渐增大,全封闭土压力值变化率更显著。     

考虑土体结构性损伤的静压桩承载力及时效性研究

考虑静压桩沉桩施工引起的桩侧土体结构性损伤,对Tresca屈服准则进行修正,并利用球孔扩张理论,得到考虑深度效应的极限扩孔压力的理论解。根据静压桩桩侧土体超孔隙水压力消散规律,结合Henkel理论,建立了考虑桩侧土体结构性损伤和深度效应的超孔隙水压力消散公式,并进一步得到土体地基中静压桩承载力与时间关系的计算公式。将按本方法计算的理论值与其他方法的计算结果以及实测值进行对比,验证了本方法的可靠性。在此基础上,进一步研究结构损伤系数和复压间隔时间等因素对静压桩桩侧超孔隙水压力的影响。结果表明:复压间隔时间越短,离桩中心距离越近,静压桩桩侧土中超孔隙水压力的消散速度越快,静压桩承载力越高;当径向损伤系数β_1已知,相同埋深处超孔隙水压力随着深度损伤系数β_2的增大而降低,且桩侧土体深度越深,β_2取值大小对孔隙水压力的影响越明显,从而进一步说明同时考虑土体径向和深度方向结构性损伤的必要性。     

深基坑监测数据异常现象分析研究

根据苏州市地铁四号线文溪路站的监测数据,分析基坑在开挖过程中的变形规律。发现围护结构呈类抛物线,并有明显"时空效应";当基础底板与结构梁板的刚度形成后对围护结构产生有效的约束作用;随着基坑开挖深度增加,地表沉降增加,坑外地表沉降形态呈"沉降槽";随着结构自重的不断增加,基础底板以下被动区的土体回弹受到限制,并且产生少量压缩变形,地连墙整体发生下沉,终趋稳定;围护结构暴露的时间越长,坑外地表沉降变化越大,发现钢支撑轴力不是单调递增或者单调递减,而呈跳跃反复式的状态,这与施工过程有关。     

中小尺寸竖井圆形地下连续墙的施工监测与数值分析

基于工程实例,对中小尺寸圆形地下连续墙的施工过程中墙体应力、钢筋应力、墙侧土体压力等参数监测并进行分析。采用有限元软件Abaqus建立该竖井施工过程的数值模型,研究结果表明:中小尺寸圆形地下连续墙纵向截面不存在明显的受拉区和受压区,整个墙体表现为受压状态。同时,墙体的入土深度对墙体水平位移、墙侧土压力的影响很小。中小尺寸圆形地下连续墙结构设计不需要采用传统的竖向弹性地基梁法确定结构配筋和入土深度。由于墙体自稳性强、刚度高,顺做法与逆作法的弯矩与剪力相似,在保证安全的状况下,可使用顺作法施工提高施工速度。     

刚性挡土墙平动模式下中间被动土压力的计算

为了准确地设计挡土墙,研究非极限位移时的土压力计算.将非极限状态下的被动土压力定义为中间被动土压力,分析土体的破坏机理,建立内外摩擦角与位移之间的关系公式.改进库仑土压力理论,根据静力平衡条件,推导出在刚性挡土墙平动模式下中间被动土压力强度、中间被动土压力合力和中间被动土压力系数的理论公式.分别计算分析填土为干砂及填土为饱和砂土的模型试验,与实测数据进行对比,发现两者结论比较吻合.在平动模式下,中间被动土压力与被动土压力系数均随着位移的发展而增大,且在任一位移时中间被动土压力沿墙高近似成线性分布.     

土体非线性对水泥土挡墙水平位移的影响

采用比较符合实际的双曲线模型来描述土体与水泥土挡墙之间的非线性相互作用，并假定墙体为刚体，且考虑墙体重量与墙底土的抗剪和抗倾覆作用，得到了表示平衡的非线性方程组。求解时，将其转化为求极值问题的极值点。结果表明：双曲线模型和线性模型算得的水平位移随开挖深度变化的规律基本相似，但双曲线模型的结果较大，且随着基坑开挖深度的增大，两种模型算得的土压力分布的差异越来越大，即土体的非线性的影响也越来越显著。     

南沙港区软土狭长深基坑围护体系性状

为了阐明南沙港区软土狭长深基坑围护体系性状,对广州深厚软土地层采用地连墙加内支撑作为围护体系的狭长深基坑实测分析.研究结果表明,1)墙体最大侧移量δm的变化范围为0.07%H～0.38%H(H为开挖深度),平均值为0.22%H,最大侧移位置深度Hδm为H-6～H+3,且大多数位于开挖面以上. 2)墙体变形主要发生在第2、3层土体开挖阶段,其变形量分别占累积变形的32.6%、40.1%,基坑开挖具有深度效应,深基坑分层开挖对墙体变形控制非常重要,墙体变形主要影响深度约为基坑开挖深度的2倍,空间效应显著. 3)墙体竖向钢筋应力与侧斜位移变化特性基本相似,随着基坑深度开挖,最大值位置逐渐下移,揭露了墙体变形与应力动态调节过程.4)支撑轴力在支撑架设后历时2周左右即达到最大值,随基坑开挖表现出即时性,多层支撑结构的各支撑轴力大小随着基坑开挖支护过程动态调整以协调变形发展,当基坑开挖完成,最终趋于稳定的钢筋混凝土支撑轴力约为设计值的0.73倍,第1、2道钢支撑轴力分别为其设计值的0.40、0.31倍,钢支撑设计偏保守,在保证基坑稳定的前提下,可以考虑支撑方案优化设计.研究成果对后续该地区同类基坑...     

水的形态对土体收缩性及贯入强度的影响

土中水是土体的重要组成部分,其与土颗粒的结合形态也是影响土体物理力学性质的重要因素。通过不同含水率下土体的收缩试验和袖珍贯入试验,研究了土中水的形态对土体收缩性及贯入强度的影响规律。结果表明：土中水的结合形态对土体收缩性及贯入强度有显著影响,最大吸着水含量是一个临界点。土体初始含水量高于临界值时,随含水量的增加,土体收缩变形急剧递增,贯入强度递减;土体初始含水量低于临界值时,随含水量的减少,土体收缩变形变化微小,贯入强度递减。