考虑应力历史的双层地基一维固结问题

基于单层超固结饱和土固结理论，针对不同排水条件、变荷载和自重应力沿深度实际分布及考虑应力历史影响的双层地基固结问题，提出了相应的一维固结方程，并利用半解析法编制了求解该问题的Fortran程序ODLCADOS.通过典型的算例，揭示了考虑应力历史影响的双层地基一维线性固结性状.研究表明，考虑应力历史影响比未考虑应力历史影响时，地基沉降小，固结发展快；荷载的大小、上下土层先期固结压力、土体压缩性和渗透性的变化等对双层地基的固结性状均有明显影响.     

任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基一维固结模型

以基于Caputo分数阶导数的弹壶元件修正Kelvin模型来描述饱和土体一维固结的力学行为,并引入连续排水边界条件,通过Laplace变换,联立求解得到任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基有效应力及固结沉降的解析解。采用Laplace逆变换,获得了其时域内的理论解,并分析了梯形循环荷载及施工荷载作用下相关参数对固结沉降的影响。研究结果表明：循环荷载作用下,黏土地基的沉降变化呈振荡增长,且振荡幅值随着边界透水性的增大而增大;分数阶次α增大,使固结前期沉降速率减慢,而在固结后期,α值对沉降的影响正好相反;循环荷载下沉降变化曲线的振荡幅值随着分数阶次α的增大而减小。此外,一维固结沉降的发展还与土体力学参数及荷载参数相关,弹性模量E越大,最终沉降量越小;黏弹性体的延迟时间F越大,固结沉降变化越慢。     

基于变形模量的地基沉降的计算方法

通过探讨地基土自重应力对地基土体变形模量影响,采用原始积分法计算地基土的附加应力,将自重应力作用后的变形模量用于地基土附加应力作用时的沉降计算中,提出了利用分层总和法计算地基沉降的简化计算方法.通过工程实例的计算与分析,并与实测结果及其它方法计算结果进行比较,证明该方法简单可行,可准确计算地基沉降.     

生物酶改良膨胀土的压缩特性

为探究生物酶改良膨胀土压缩特性,通过一维固结试验,研究了生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体孔隙比、压缩系数、单位沉降量与荷载变化规律。探讨了固结压力对生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体压缩特性的影响。试验结果表明：生物酶、石灰、水泥改良膨胀土表现出不同的压缩性,主要反映在压缩曲线与压缩系数上;掺生物酶、石灰、水泥都能改善膨胀土的压缩性,其中,生物酶配比为1∶300改良膨胀土的压缩性最小;改良膨胀土的单位沉降量与荷载的关系可用幂函数来表示：s_i=bp^_ia。     

压力型可回收式锚杆锚固段应力分布

利用弹性力学理论计算了锚固体因轴向压缩导致径向膨胀而产生的径向应变,并与土力学理论相结合计算出砂浆体挤压周围岩土体产生的径向应变。根据锚固体与周围岩土体边界面上的变形协调假定,推导出了压力型可回收式锚杆锚固段应力分布的理论解,并与现有理论结果进行对比。结果表明：理论解比现有理论结果更加贴近实际。基于理论解讨论了锚固体与岩土体弹性模量之比E₁/E₂、岩土体泊松比μ、锚固体外半径R对锚固段上的峰值剪应力及其应力分布范围的影响。结果表明：E₁/E₂、R越小,μ越大,峰值剪应力越大,剪应力分布范围越小。     

论土体应力应变关系曲线类型和临界状态

为探讨应力历史对土体本构关系的影响,进行了一系列正常固结土和超固结土的排水剪切常规三轴压缩试验,对比具有不同应力历史的土体应力应变关系曲线发现,对于体应变,超固结比是决定性因素,而体应变对固结压力不太敏感。对于抗剪能力,固结压力是决定性因素,超固结比的影响也不可忽略,超固结比决定了是应变强化还是应变软化,且决定了应变软化的程度,但试样最终会达到一个统一的临界状态,具有大体相同的残余强度。根据塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用原理阐明,土体变形过程中,塑性体应变的变化控制了剪切抗力的升降,从而决定了土体应力应变关系曲线的类型;临界状态实际上是一个纯粹剪切变形过程,其中不发生塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用,压硬性、剪胀性、应力路径相关性统统消失,它与以前所经历的应力历史无关。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

变荷载下成层地基一维非线性固结分析

首次将e—log10σ′和e—log10kv关系引入了成层地基一维非线性固结问题的研究之中，建立了能综合考虑荷载、土的成层性和自重等因素影响的固结控制方程，基于半解析法，采用Fortran语言编制了相应的计算程序NAODCLS，并利用该程序分析了变荷载下成层地基一维非线性固结的性状，结果表明，在成层地基非线性固结过程中，超孔压消散速率和沉降发展速率是不一致的；与将土层自重应力取为常值的作法相比，当考虑自重应力沿深度实际分布时，地基固结加快，而沉降量则增大。     

水泥搅拌桩桩土应力比研究

桩土应力比是反映搅拌桩复合地基工作状态的一个重要参数，也是计算复合地基承载力和沉降的重要指标，本文通过实测水泥搅拌桩复合地基的桩土应力比，分析了影响桩土应力比的主要因素，在充分考虑桩土相互作用的基础上，提出了桩土应力比改进计算公式，公式计算简单，具有工程实用价值。     

盾构隧道沉降影响因素分析与施工优化

以北京地铁10~#线某盾构法隧道施工为背景,分析了盾构施工中各因素对地表变形的影响.结果表明:地基变形模量的提高,能减小地面沉降和施工过程中的差异沉降;围岩应力释放率越小,地面沉降和施工过程中的差异沉降越小;盾构正面土压力越大,越容易引起前方土体隆起,减少最终沉降,同时,越容易增大施工过程中的差异沉降;等代层变形模量越大或者越小有利于减少沉降,居中时沉降最大.通过对施工参数优化,使得盾构推进过程中对周围地面和结构物的影响最小.     

对地基应力解除法进行建筑物纠偏数值模拟

为研究对建筑物进行纠偏,提出了土体的一种非线性弹-粘弹性流变本构模型,并将模型成功运用于软粘土纠偏实践中,用有限元法对地基应力解除法纠偏建筑物的全过程进行了数值模拟,并对施工过程中地基应力水平场和位移场的变化转移、沉降速率随时间的变化规律及计算范围内地面的沉降量等进行了分析;结果表明:软土的流变特性对纠偏的影响不可忽略;考虑土体的流变能够较好地指导建筑物的纠偏实践.     

对地基应力解除法进行建筑物纠偏数值模拟

为研究对建筑物进行纠偏，提出了土体的一种非线性弹—粘弹性流变本构模型，并将模型成功运用于软粘土纠偏实践中，用有限元法对地基应力解除法纠偏建筑物的全过程进行了数值模拟，并对施工过程中地基应力水平场和位移场的变化转移、沉降速率随时间的变化规律及计算范围内地面的沉降量等进行了分析；结果表明：软土的流变特性对纠偏的影响不可忽略；考虑土体的流变能够较好地指导建筑物的纠偏实践。     

土的应力历史对软粘土地基深基坑性状的影响

提出了一种在分步开挖的深基坑工程中计算受超固结影响的饱和粘土强度的方法,得出能同时反映开挖应力路径和应力历史的饱和粘土非线性应力应变关系。通过典型算例的有限元法分析,研究了软粘土深基坑性状及土的应力历史对其性状的影响。     

刚柔性桩复合地基加固双层软弱地基现场试验研究

为研究路堤荷载下刚柔性桩对深厚双层软弱地基的加固效果及其桩土荷载传递规律,结合连云港港某铁路软基处理工程,采用带帽预制方桩和带扩大头的双向搅拌粉喷桩联合加固,对路堤填筑过程及预压期内地表沉降、桩土差异沉降、深层水平位移、超静孔隙水压力、桩土应力比以及桩土荷载分担的变化规律进行了分析。结果表明：载荷试验中复合地基桩土应力比随外荷载增加而增加;地基变形发生在填土期,预压期内沉降变形继续并逐渐趋于稳定;填土荷载向刚性桩及搅拌桩桩顶集中,刚性桩桩顶应力增长较快;面积置换率为22.2%的预制方桩（含桩帽）承担了56.2%的荷载,但其承载力只发挥了不到18%;面积置换率和土质条件是桩土荷载分担比的主要影响因素。     

饱和软土地基弹塑性固结沉降研究

软粘土孔隙比大、渗透率低、压缩性和含水量高,这种特性决定了它的变形沉降受到包括应力历史、应力路径、固结压力、软土特性等诸多因素的影响.本文引入基于混合物理论的两相多孔介质理论描述饱和软土的弹塑性固结沉降过程.该理论具有理论推理严密和数学论证严谨的特点,能够充分考虑固结过程中的水土耦合作用.     

初始应力状态对侧限条件黏土动态压缩过程和力学性能的影响

黏土的初始应力状态对其动力学性质有显著的影响。本文采用长时、分级、高压固结方式模拟了黏土的原始应力赋存环境,采用SHPB实验装置对侧限条件下的高压固结黏土进行应变率范围为200~800 s_^-1的冲击压缩实验,分析了黏土应力记忆效应、应变率效应和动态压缩过程。实验结果表明,黏土的应力历史影响了其动态压缩过程,试样依次经历压实段—线弹性加载段—线性卸载段,在动载下黏土压实段与线弹性加载段应力拐点的均值为3.8 MPa,与先期固结应力4.2 MPa具有相关性,并且压实段应变均值约为试样破坏应变的33%;采用200 mm和300 mm的短子弹进行冲击加载时,黏土试样未发生稳定的塑性变形,分析应力-应变率曲线发现,黏土的压实过程吸收了一部分动载能量,使其无法持续进行动态压缩行为,但进入动态压缩阶段后黏土受子弹长度影响较小;黏土试样动态加卸载段模量随应变率同步增加,但加卸载模量的比值稳定在0.45左右,表明更高的冲击速度没有造成试样进一步的损伤,这与冲击后的宏观破坏现象及塑性变形分析相互印证。实验结果也说明,针对软弱、松散颗粒体材料,高压固结方式为研究其动力学性质提供了一种思路。     

软土基坑引起下卧隧道隆起的非线性流变

软土地区深基坑开挖改变了周边土体的初始应力,引起周边土体的位移,对周边构筑物造成不均匀沉降、混凝土开裂等不利的影响,并且可能危及临近地铁隧道的安全.对基坑开挖引起的下卧隧道的隆起变形进行了研究并提出了实用的预测方法.基坑开挖土体卸载引起的土体变形采用了Boussinesq应力解进行求解,隧道反力引起的土体变形采用了弹性半空间Mindlin应力解进行分析.隧道本身变形采用了弹性的地下连续梁进行分析,并且考虑隧道与土体的相互作用.通过引入软土的非线性流变模型,考虑了软土变形的时间效应,因此可以对复杂开挖过程进行模拟分析.还对基坑开挖对隧道隆起的效应进行了讨论,通过上海市某重点工程实例的隧道隆起量的预测结果与实测值对比分析,隧道隆起的监测结果证实了该方法的有效性.     

有效固结应力法计算软土抗剪强度增量的偏差分析

针对有效固结应力法计算土体抗剪强度增量公式中所包含的假设,结合室内等压固结和K0固结不排水三轴压缩试验摩尔应力圆示意图,将有效固结应力法公式与理论上更严谨的有效应力路径法公式做对比,分析有效固结应力法的计算偏差。结果发现:对于等压固结状态下的土体,有效固结应力法计算结果是准确的;而对于K0固结状态下的土体,有效固结应力法计算偏差与土体破坏时的孔隙水压力系数Af有关,土体Af取值不同,有效固结应力法计算结果既有可能偏大也有可能偏小。对于实际工程中常遇到的弱超固结软土,计算偏差在15%以内。     

高铁软基工后沉降特性与加固效果

高速铁路深厚软土地基的工后沉降控制是世界性难题，为此，依托于沪宁城际高速铁路，统计分析100余公里路基段3 a运营期的沉降监测数据，将工后沉降划分成可以评价沉降控制效果的4个等级，并结合沉降推测评估，将其区划为稳定、基本稳定、临界超限与超限4个状态；针对地基处理措施工后沉降控制效果分析中传统方法存在的问题，提出"当量软弱土厚度"概念，可量化分析地基处理措施的工后沉降控制效果。分析表明：高铁路基的工后沉降与当量软弱土厚度成正相关关系，不同处理措施加固地基存在一个"临界"当量软弱土厚度，桩板结构处理的地基沉降处于临界超限时，对应的当量软弱土厚度是桩筏复合地基的1.7倍，是桩网复合地基的2.2倍；桩板结构处理的地基单位当量软弱土厚度工后沉降值仅为桩筏复合地基的59%，桩筏复合地基是桩网复合地基的76%。     

不同初始状态软黏土在主应力轴耦合旋转下的孔压及3维变形规律

土体在受波浪、地震及交通荷载等荷载作用时,其相应的应力状态较为复杂,因此,在实际工程中偏应力和主应力轴方位角同时变化的情况普遍存在.目前,关于这种应力条件下原状软黏土的物理力学特性的研究尚处于起步阶段.主应力轴耦合旋转是指在主应力轴方向旋转的同时,偏应力不断增大,平均主应力、中主应力系数均保持不变.为研究主应力轴耦合旋...