基于DIC技术的桩–土–承台共同作用性状的 模型试验研究

 利用数字图像相关技术,编制适合岩土试验模型变形量测分析的位移场分析程序(DIC)。结合室内模型试验,利用DIC程序对试验中获得的系列图像进行分析,得到群桩基础的承载变形特性、桩周土体的位移场,并对其破坏模式进行推断。研究结果表明：利用自行编制的DIC程序分析桩周土体位移场是可行的,并可以得到全场位移;随着桩距增大,群桩基础荷载沉降特性有更多的天然地基承载表现;3b(b为方桩边长)桩距群桩由于桩对桩间土体的遮拦作用明显,其侧向位移数值较6b桩距的要小;对于3b桩距群桩,土体的压缩主要集中在桩端以下土层,整个群桩基础呈实体深基础破坏模式,而对于6b桩距群桩,桩间土体的压缩量占主导地位,整个基础因桩间土体侧向挤出而破坏。分析结果验证复合桩基理论,6b桩距可视为常规桩基与复合桩基的桩距分界点。     

桩-土-承台共同作用的模型试验研究

通过带承台单桩及双桩基础的模型试验,对低承台桩基桩间土变形发展及其与承台板板底应力、桩侧摩阻力及桩端阻力间的相互影响进行较为细致的研究。试验表明:在相同基础荷载作用下,桩数的增加使桩端刺入变形量占基础沉降的比例降低。双桩基础桩体的存在对板底应力体现出增强作用,在相同桩间土变形量下,双桩基础板底应力大于带承台单桩基础。桩土相对位移的发展从桩端部位开始,逐步向承台板扩展,同一部位基础外侧的桩土相对位移要大于基础内侧。靠基础内外,桩的不同侧面表现出不同的侧阻发挥过程及极限值。同样桩间土变形量下,带承台双桩基础在桩端平面上土体的竖向应力要大于带承台单桩基础,从而发挥出较大的桩端阻力。     

考虑桩-土-承台共同作用的桩基设计探讨

通过对桩、土、承台之间变形协调及荷载分配的分析，提出了一种考虑桩、土、承台共同作用的设计方法。     

基于图像分析的浅基础破坏机理可视化研究

为了研究垂直荷载下浅基础模型试验变形场及破坏模式,以数字图像相关技术(DIC)为基础,编制相应的位移场分析程序,并通过实例对该程序的可靠性和精度进行验证。浅基础模型试验结果表明:利用编制的DIC程序获得了浅基础下土体的全场位移;浅基础在加载过程中先后出现两道滑动面,第一道滑动面与按极限平衡理论所推得的滑移面相似,在极限荷载条件下,最终出现第二道滑动面,滑动面在地表处趋于收敛;基底下的土在整个加载过程中不发生破坏,处于弹性平衡状态。随着离开基础中心线距离的增加,最大水平位移先增加后减小,在基础边缘处,最大水平位移达到最大值;在极限荷载下,基础沉降影响深度约为(1.5～2.0)B。     

砂土中螺旋挤土灌注桩受力性状模型试验研究

 利用自行研制的电动模拟钻机和桩基模型试验系统,在匀质砂土地基中进行新型螺旋挤土灌注桩模型试验,探索完全挤土型SDS桩的荷载传递规律和承载变形特性,发现桩侧摩阻力沿桩身呈异步发展,在小于0.2倍桩径的桩土相对位移范围内,桩侧摩阻力随桩土相对位移呈单调上升,且桩侧摩阻力远高于桩端阻力。通过SDS桩与CFA桩的试验结果对比发现,桩长因素对SDS桩承载变形特性的影响大于CFA桩,在桩长、桩径和地基都相同的模型试验条件下,SDS桩的极限承载力比CFA桩提高25%～70%。应用太沙基和派克的土压力原理及应力路径方法,阐明不同成桩工艺对桩周土体物理状态和力学指标的影响。结果表明,不同成桩工艺是引起SDS桩与CFA桩的承载变形性状出现差异性的主要原因。     

饱和及非饱和粉土中扩底桩极限上拔承载力大尺寸模型试验研究

 通过采用大比例尺模型对饱和度为49%的非饱和粉土及饱和粉土中埋深比(桩埋深与扩底直径之比)为1,2,3和5的扩底桩进行试验研究,揭示饱和度、埋深比对扩底桩极限上拔承载力及其破坏模式的影响。试验结果表明：土体饱和度从49%增加至100%,扩底桩的极限上拔承载力降低至原来的30%～50%;扩底桩埋深比从1增加至5,非饱和及饱和土中桩的极限上拔承载力分别增加8和12倍;扩底桩的上拔破坏模式随埋深增大由桩周土体倒圆锥台形破坏变为扩底圆周土体局部破坏。     

考虑桩土共同作用的基础设计探析

传统观点认为,桩土共同作用需按照桩土变形协调原则,确定桩土的应力分配。但桩与土的变形计算极为困难,设计难度极大。桩与土的应力分配变化,是整个复合桩基的内力调整,也是桩土间安全储备的转移,其对复合桩基的承载能力并无影响,仅影响沉降量。在控制复合桩基总安全度和变形前提下,桩土共同作用无需考虑桩土变形协调,按强度和变形双重控制进行桩基设计,并应用于工程实践,取得良好的经济效益。     

桩基承台考虑桩土共同作用分析

本文综合应用弹性半无限体的布西奈斯克应力解、明特林应力解及地基沉降计算的分层总和法理论．推导出桩基承台考虑桩土共同作用的计算公式,并用实际工程进行了验证。     

复合桩基承台下土体变形特性研究

为了进一步验证数字图像技术分析承台下土体变形场的可行性和揭示土体的三维变形场发展规律,对模型试验中复合桩基承台下土体变形特性进行了数值分析。模拟结果表明:随着桩距增大,基桩的承载力逐步得到充分发挥;3b桩距桩基地表土体变形的影响范围较之6b桩距桩基要大,地表隆起的范围和隆起量亦较之6b桩距要大,但桩侧及桩端土体变形的影响范围较之6b桩距的要小。3b桩距桩基在桩端外侧和承台板边处土体变形以侧向变形为主,而桩端内侧土体变形基本保持垂直向下的运动模式。6b桩距桩基承台下压缩区主要集中在上部土体中,桩端土体有较大的刺入变形。数值模拟结果为宏观上合理确定复合桩基沉降计算模式提供了必要依据。     

竖向受荷PCC桩宏细观工作性状研究

 采用可视化模型试验及离散元数值仿真方法,对竖向受荷现浇混凝土大直径薄壁管桩(简称PCC桩)桩土传力特性、位移场发展规律及破坏性状进行深入研究。研究结果表明：PCC桩荷载–沉降曲线呈缓变型,桩外侧摩阻力高于内侧摩阻力,内侧摩阻力发展滞后于外侧摩阻力,桩外侧摩阻力在桩身上段发挥较充分,内侧摩阻力在桩身下段发挥较充分,桩内侧摩阻力及端阻力控制PCC桩后期承载力;桩外侧土体以斜向下的剪切变形为主,其影响范围约为2D;内侧以竖向压缩变形为主,加载初期与桩同步变形,加载后期桩内侧下部土体与桩之间相对位移明显大于桩内侧上部土体;桩端土体可分为圆锥形竖向压缩区及侧向变形区,其在深度方向的影响范围达到4D,桩端土变形模式在平面上呈扇形;接触力链的分布与侧阻力沿桩长分布特征基本保持一致,而桩端土孔隙率的变化则从细观角度反映侧阻先于端阻发挥。研究成果对于进一步明确PCC桩与土相互作用的内在机制具有意义。     

基于数字图像法的桩-土接触面特性试验研究

桩与土接触面的力学特性是桩-土共同作用研究中的一个重要课题。利用基于数字图像的非接触光学测量方法,通过室内模型试验,对密实砂土中桩-土接触面上荷载传递特性、剪切位移场及剪应变场分布规律进行研究。结果表明:密砂中单桩桩侧摩阻力与沉降关系呈软化型,桩侧摩阻力达到极限值所需桩身沉降约为桩横截面边长的3%。桩周土体剪切滑动区发生在有限范围的土体中,最大剪应变首先出现在桩顶及桩底附近土体中,而后向桩身中部发展,在极限荷载条件下,最大剪应变沿桩身呈"两头大中间小"的分布形式。试验结果为合理建立桩-土接触面模型和相关数值计算提供有益的参考。     

用数字图像相关技术进行岩石损伤的变形分析

提出用数字图像相关技术研究含微裂纹的岩石的变形。在不同载荷作用下，用扫描电镜获得细砂岩表面的灰度分布图，用相关分析处理灰度分布图获得位移分量。将加载和卸载试件表面的灰度分布图进行相关计算，得到的位移分布与微裂纹分布密切相关，在裂纹附近，位移指向裂纹，大小和方向都很不规则，而远离裂纹，位移的方向较一致，大小变化也不大，表明在微裂纹所分隔的不同区域内，位移场是不同的，表现出岩石损伤中的微裂纹的张开或闭合效应。最后对该系统在地震、滑坡、岩体工程和地形变等领域非接触变形测量中的应用前景进行了讨论。     

基于数字图像处理的冻融页岩温度场的数值分析方法

利用数字图像处理技术与有限元软件ANSYS相结合的方法对冻融岩石CT图像进行处理,获得岩石细观结构图像,分析冻融岩石的温度场分布规律。结果表明,数字图像处理技术可以准确地描述岩石损伤的空间分布,最大限度地挖掘利用岩石CT图像所隐含的信息。岩石细观结构图像与有限元法的结合可实现考虑岩石细观介质及其空间分布的冻融温度场的有限元模拟,岩石的细观结构决定了冻融岩石温度场的分布规律,其对岩石冻融损伤破坏过程有重要影响。提出的冻融岩石温度场研究方法可从细观尺度探索寒区岩石工程冻害产生的原因,为解决寒区岩石工程冻胀、融沉问题提供新的方法。     

基于数码图像的岩体结构信息采集处理研究

岩体结构理论指出,结构面是岩体的构成因素之一,它的测量统计工作是开展岩体质量研究中最基础的环节之一.传统的人工精测统计方法室外工作量大.本文介绍了依据现代计算机视觉理论开发的滩地岩体数码图像的信息处理方案.应用该法不但可提高工作效率、减少误差,而且大大地改善了工作环境.     

基于数字图像处理的隧道渗漏水病害检测技术

以隧道衬砌渗漏水面积为检测目标,研究出包括去噪、锐化、分割、修正的一整套数字图像处理算法。依次通过预处理、灰度变换、阈值分割、形态修正等步骤,实现病害目标的识别。通过室内外试验建立数字图像像素与实际拍摄面积的换算关系,最后开发隧道衬砌表面病害数字图像识别系统,为隧道衬砌渗漏水病害检测提供一种便捷、低成本、直观、高效的方法。     

合作学习及其在大学英语课堂中的应用

目前,合作学习在大学英语的教学实践中还处于分组讨论的初级阶段,距离真正意义上的合作学习还有一定的差距。本文介绍了合作学习的优势和合作学习的基本原则,探讨了合作学习在大学英语教学中的应用及其要注意的问题,如分组、任务的布置、评估等,以便合作学习这种学习模式更好地服务于大学英语教学。     

基于数字图像的岩石非均匀性表征技术及初步应用

依据数字图像处理理论,研发出一种基于数字图像的岩石非均匀性表征技术。该技术描述的非均匀性更接近于岩石的真实非均匀性,并将其映射到有限元网格中,与原有的岩石破裂过程分析系统（RFPA）相结合,建立一种更能准确反映岩石细观结构的数值模型,从而弥补传统数值方法所采用统计理论表征岩石非均匀特性的不足。通过对2种常规试验（单轴压缩和单轴直接拉伸）的数值模拟,再现花岗岩试件在荷载作用下的真实破裂过程。数值模拟结果表明：岩石的细观结构对岩石的力学性能和破坏过程有重要影响。该方法为进一步研究岩石、混凝土等非均质材料的力学特性和破坏机制提供一种新的手段。     

基于“悬链线”的“数字链”方法初探

随着计算机技术在建筑设计领域的发展和应用,建筑的形式逐渐变得更加自由和灵活,非传统形式背后的理性逻辑则是决定设计的重要因素。本文通过对悬链线模型的程序模拟,探索"数字链"背景下特定的建筑形式及其设计方法。     

基于数字图像技术的深埋隧洞围岩 卸荷劣化破坏机制研究

 ：卸荷状态下围岩的破坏机制比较复杂,受到多种因素影响,与传统的加载模式有本质区别。以锦屏地区板岩为研究对象,进行岩石力学性质试验和细观结构试验,研究卸荷后板岩力学性质变化和微裂纹细观结构参数的统计规律。通过采用Monte Carlo模拟,形象地再现了卸荷后板岩微裂隙的空间分布,最后得到不同围压、不同阶段卸荷破坏的岩石细观损伤的分形维数。将卸荷岩体的力学性质参数和细观损伤分形维数联系起来,为从传统力学方法研究岩石的损伤和破坏过程提供依据。研究结果表明,随着围压增大,卸荷岩体分形维数增大,相同围压下的岩体,峰后卸围压的分形维数大于峰前卸围压的分形维数。