沉积作用及应力历史对自重应力和沉降的影响

土体的沉积作用和应力历史会影响土体自重应力的确定,也会影响地基最终沉降量的确定。鉴于e-lnp比e-lgp坐标图能更方便、精确地描述线性问题,根据e-lnp坐标图推导沉积作用对成层土、正常固结土、超固结土的自重应力与沉降影响的计算式。用该计算式对昆明滇池国际会展中心部分深厚软土地基的自重应力和最终沉降量进行计算,并用计算结果和不考虑沉积作用及应力历史影响的计算结果进行对比分析,结果表明,沉积作用对深厚软粘土自重应力和最终沉降量计算值的影响非常显著,并且土体厚度越厚、上覆荷载越大,其影响越明显。     

桩体刺入全过程褥垫层的工作特性

褥垫层是复合地基的核心构成,能协调桩、土之间的差异变形。在桩体刺入褥垫层的过程中,褥垫层的工作特性在发生变化,这方面研究还较少见。通过室内模型试验,观测桩体刺入褥垫层不同深度的桩顶压力、桩顶位移量、褥垫层的变形等试验结果,来研究褥垫层的全过程工作特性,并分析桩间土压力、桩径等对褥垫层的影响。结果表明：在桩体刺入过程中,褥垫层存在压密变形、剪切变形、压碎变形3个阶段;桩间土压力对褥垫层的整个变形过程均有影响,在其他条件相同时,褥垫层抵抗的桩顶压力、褥垫层的承载厚度均随着桩间土压力的增大而增大;桩径对褥垫层的影响主要在压碎变形阶段,褥垫层的承载厚度随桩径的增大而增大,且基本呈线性增长。     

硬壳层对软土地基沉降特性影响的研究

介绍了采用砂垫层对软土地基进行处理的现场观测成果,同时探讨了硬壳层对软基的沉降和水平侧向位移的影响及其在土压力上的反映.通过对实测数据分析表明:硬壳层能扩散应力,减小软基的沉降量,调整不均匀沉降,降低差异沉降率,限制软基侧向变形的发展.因此,硬壳层对软基的变形与稳定能起到一定的积极作用.     

下覆倾斜地层软土桩-网复合地基破坏机理试验

为研究嵌岩桩和摩擦桩同时存在下桩-网复合地基的破坏机理,以浙江沿海某高速铁路工段为背景,基于典型断面开展相似比尺为1∶100的土工离心机模型试验,分析下覆倾斜地层软土桩-网复合地基的变形特征及破坏模式.结果表明:路堤顶面的竖向、水平位移主要发生在施工阶段及工后静置阶段,且进入运营阶段后亦有明显发展,路堤顶面竖向沉降差随运营时间的推移逐渐增长;复合地基的沉降呈非对称分布,形成一个偏向下覆倾斜地层斜坡向下一侧的不对称沉降盆;在上部荷载作用下,复合地基的沉降主要由下卧层的压缩、桩体的向上向下刺入及桩体倾倒或横移3部分组成;桩顶水平位移沿下覆地层斜坡向下方向逐渐增大并伴随不同程度的淤泥质黏土绕流破坏,桩顶竖向位移呈现偏向下覆地层斜坡向下一侧的不对称“V”字型分布;嵌岩桩的潜在破坏模式为弯拉或弯剪破坏,斜坡桩的潜在破坏模式为弯剪或倾倒破坏,摩擦桩的潜在破坏模式为倾倒及横移破坏.通过试验可知,采用等长桩的桩网复合结构对下覆倾斜地层软土地基进行处理是不合理的,将威胁高铁的安全运营.此外,对此类既有铁路地基的维护及有效加固措施亟待进一步研究.     

不同颗粒强度人工模拟粗粒土三轴试验研究

通过制备不同强度水泥球形颗粒,并以一定级配制成人工模拟粗粒土,以此进行三轴固结排水剪试验,研究了颗粒强度对粗粒土强度及变形特性的影响。试验结果表明:颗粒强度对粗粒土强度和变形特性均有明显影响,颗粒强度的提高引起抗剪强度的增大以及体积变形的减小。低围压下,高颗粒强度的粗粒土表现为应变软化,低颗粒强度的粗粒土则表现为应变硬化,体积变形均为剪胀;高围压下各种颗粒强度的土均表现为应变硬化,体变表现为剪缩。线性强度指标c、φ和邓肯E-B模型参数K、K_b与模拟料颗粒强度的关系均可用直线表示,非线性指标φ₀、φ与颗粒强度关系则近似用二次曲线表示。峰值摩擦角φ_f与粗粒土颗粒强度也呈线性关系,颗粒强度每增大1 MPa,峰值摩擦角φ_f增大0.066 5°。     

基于多层弯沉盆法的沥青路面结构层模量反演

路面结构层模量是确定路面结构损伤状态的重要指标,决定着道路养护决策的科学性,而路面结构层模量反演是确定此指标的有效方法,也是路面结构性能评价中最关键的技术之一。文章利用沥青路面各结构层实测的弯沉盆数据,基于多层弯沉盆法对路面各结构层的弹性模量进行了反演分析。结果表明:多层弯沉盆法与传统方法的模量反演结果相比,沥青层和路基模量反演结果较为接近,而半刚性基层(上基层、下基层、底基层)结果差别较大;从底基层顶面到沥青层顶面,路基反演回弹模量修正系数逐渐减小,而路基弹性模量随检测层位的增高即压应力的减小而增大。     

新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析

相比直线线路盾构施工,新建曲线盾构下穿施工引起既有隧道沉降规律更为复杂,且相关研究较少。基于两阶段分析法研究新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降。第1阶段,结合镜像法、修正Loganathan法和Mindlin解,考虑曲线盾构转弯过程中的转弯超挖间隙和弯道内外侧不平衡施工参数的影响,计算新建曲线盾构施工引起土体竖向位移的3维解;第2阶段,将土体竖向位移视为位移荷载,施加在既有隧道上,基于Pasternak地基理论和Timoshenko梁理论,构建能够同时考虑土体剪切效应和既有隧道剪切效应的既有隧道沉降控制方程,运用有限差分法对方程降阶并求解。最后,与工程实例对比验证理论和控制方程的正确性,并对影响既有隧道沉降的关键参数进行分析。结果表明：新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降槽曲线具有非对称性,最大沉降位置位于弯道内侧1～2 m处,与未考虑曲线影响的计算结果相差较大。减小掘进路线的转弯半径R₀会增加既有隧道沉降,弯道内侧沉降增速大于弯道外侧,一般要求R₀不小于300 m;当R₀大于600 m时,可视作直线隧道下穿。增大刀盘直径D′会增加既有隧道沉降,沉降增加速度也随D′的增大而增大,但增大D′对沉降槽曲线的偏移程度影响较小。增大新建隧道与既有隧道竖向间距Z_c会减少既有隧道沉降。     

加筋垫层法处理涵洞吹填土地基

结合吹填土的工程特性,介绍了涵洞吹填土地基的处理原则及流程。通过有限元计算模型的建立,对加筋垫层法处理涵洞地基的效果进行了研究,分析了不同的垫层宽度、厚度、土性参数和不同格栅层数、间距及刚度时,涵洞的土压力及位移规律,并对多层加筋时格栅的轴向拉力进行了分析。结果表明：加筋垫层法能有效地减小吹填土地基上涵洞的沉降,涵顶土压力随加筋垫层宽度的增大而减小,随垫层厚度的增加呈非线性增大,并逐渐趋于稳定;格栅层数和格栅刚度的增加对减小涵体沉降有一定的作用,但同时会使涵顶土压力增大。     

剪切变形对基桩P-Δ效应的影响

给出了小剪切变形下的基桩P-Δ效应和大剪切变形下支座P-Δ效应计算的杆单元刚度矩阵方程。假定杆单元弯曲变形位移函数为三次幂函数,剪切变形函数为线性函数,根据有限元法一般原理,推导了一种同时计入竖向力径向剪切分力剪切变形和水平力剪切变形的P-Δ效应杆单元刚度方程,推导了一种仅计入竖向力径向剪切分力剪切变形而忽略水平力剪切变形的P-Δ效应杆单元刚度方程,推导了一种仅计入水平力剪切变形而忽略竖向力径向剪切分力剪切变形的P-Δ效应杆单元刚度方程。计入水平力剪切变形而忽略竖向力径向剪切分力剪切变形的P-Δ效应杆单元可良好的模拟支座在大剪切变形下的偏心工作特性,能实时计入其偏心弯矩影响,为实时计入支座偏心特性的结构动静力分析提供了理论支撑。最后通过自编MATLAB程序进行算例分析,结果表明,计入支座大剪切变下的P-Δ效应后,基桩内力位移和地基土压力均显著增大。基桩自身剪切变形对桩身内力位移和地基土压力影响较小,可以忽略。     

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。     

Static shape control of a flat shell structure

The eight-node and forty-DOF piezoelectric shell element were applied to shape control of a flat shell structure. By the direct and converse effects, a distributed piezoelectric sensor layer was used to monitor the shape deformation and a distributed actuator layer was used to suppresse the deflection. A finite element model was for static response of laminated shell with piezoelectric sensors/actuators was derived. The model was verified by calculating piezoelectric polymeric PVDF bimorph beam. The results are in good agreement with those obtained by theoretical analysis of Tzou[1] and Hwang[2]. A case study of the static shape control of a flat shell structure is presented.     

Static shape control of a flat shell structure

<正>The eight-node and forty-DOF piezoelectric shell element were applied to shape control of a flat shell structure. By the direct and converse effects, a distributed piezoelectric sensor layer was used to monitor the shape deformation and a distributed actuator layer was used to suppresse the deflection. A finite element model was for static response of laminated shell with piezoelectric sensors/actuators was derived. The model was verified by calculating piezoelectric polymeric PVDF bimorph beam. The results are in good agreement with those obtained by theoretical analysis of Tzou and Hwang . A case study of the static shape control of a flat shell structure is presented.     

沟埋式矩形涵洞土压力及填土等沉面分析

填方工程中,填土在涵洞附近形成土拱,导致现有关于涵洞土压力理论计算值与实测值相差较大。为了探讨涵洞对填方工程变形的相互影响,对沟埋式涵洞顶部土压力及填土变形进行了对比分析,计算结果表明：沟埋式涵洞内土柱的竖向沉降小于外土柱的竖向沉降;沟埋式涵洞顶部土压力系数均大于1,且随沟槽宽度的增大而增大,当沟槽宽度为涵洞宽度10倍时,土压力系数已接近最大值;土压力系数随沟槽深度的增大而呈线性减小规律,当沟槽深度大于涵洞高度的2倍以上时,涵顶土压力可按上覆土重计算;涵洞侧壁受到的剪应力随着沟槽宽度的增加而增加,随着沟槽深度的增加而呈线性减小规律。     

Numerical simulation of the parabolic shell surface under blast wave loading

Deformation of parabolic shell surface under explosion shock waves is a complex dynamic problem. Because of reflection and interference of blast wave, it’s hard to analytically delineate the dynamic responds of radar parabolic shell surface on blast wave. To gain the characteristics of thin shell deformation under impulsive loading of blast wave, numerical simulation methods for blast load on the shell structure was studied and analyzed. Euler-Lagrange numerical simulation was implemented by AUTODYN code to simulate the problem. Through analysis on deflection feature of radial position under different explosive mass and detonation height, an equation was founded by fitting the deflection results from numerical simulation results of shockwave loading. Experiments were arranged to confirm the validity of the formula. The results gained by simulation are consistent with experiments, and the formula can be used to delineate the deflection of aluminum alloy parabolic shell under blast loading.     

地铁车站复合墙结构体系受力特性

针对地铁车站复合墙体系受力变形规律与理论计算结果存在较大差异,围护结构土压力分布规律和主体结构内力具有不确知性的问题,采用EPS板(聚苯乙烯泡沫)代替防水垫层进行模型试验和数值模拟,对比分析复合墙和叠合墙体系受力、变形特性,得到墙后水平土压力、周围地表沉降、结构体系内力等变化规律。结果表明:复合墙技术具有良好的卸荷作用,可有效改善地铁车站主体结构受力状态;卸荷效果随EPS板厚度增大或弹性模量减小而增强,但地连墙弯矩会随着卸荷作用的增大而增大,因此,并非EPS板厚度增大或弹性模量越小就越好,而是需要确定合理的减载参数;复合墙体系会引起较叠合墙体系更大的周围地表沉降,本文条件下的主要影响区域为0.60H～1.25H(H为基坑深度),沉降差约为12%。     

Engineering behaviors of reinforced gabion retaining wall based on laboratory test

In order to study the engineering behaviors of reinforced gabion retaining wall, laboratory model test was carried out. Cyclic load and unload of five levels (0–50, 0–100, 0–50, 0–200 and 0–250 kPa) were imposed. Vertical earth pressure, lateral earth pressure, deformation behaviors of reinforcements, potential failure surface and deformation behaviors of wall face were studied. Results show that vertical earth pressure is less than theoretical value, the ratio of vertical earth pressure to theoretical value increases nearly linearly with increasing load, and the correlation coefficient of regression equation is 0.92 for the second layer and 0.79 for the fifth layer. The distribution of lateral earth pressure along the wall back is nonlinear and it is less than theoretical value especially when the load imposed at the top of retaining wall is large. Therefore, reinforced gabion retaining wall will be in great safety when current method is adopted. The deformation behaviors of reinforcements both in the third layer and the fifth layer are single-peak distributions, and the position of the maximum strain is behind that determined by 0.3H (Here H refers to the height of retaining wall) method or Rankine theory. Lateral deformation of wall face increases with increasing load, and the largest lateral deformation occurs in the fourth layer, which lead to a bulging in the middle of wall face.     

路堤下盖板涵的竖向土压力分布

由于盖板在填土压力作用下发生挠曲变形,针对盖板涵对竖向土压力分布的影响,推导了盖板涵竖向土压力分布计算公式.假设盖板发生弹性挠曲变形,填土服从Winkler弹性地基条件,对盖板上修正的Marston填土涵洞竖向土压力分布进行了分析.结果表明,该修正公式考虑了盖板涵内外土柱差异沉降的应力集中效应,可计算由于盖板挠曲变形而引起的土压力重分布.通过对鹤大高速公路某盖板涵进行现场测试以及有限元数值模拟分析,结果显示盖板涵土压力的分布特点与本文理论分析相一致,且理论公式计算结果值与现场实测值吻合较好.     

合肥地铁某盾构区间土仓压力理论计算

合理的土仓压力是保证开挖面稳定和减小地表沉降的关键,传统土仓压力计算公式多数以开挖面变形破坏为研究基础,未能结合盾构机实际工作状态,导致计算值与实际值间有较大差距。为获取准确的土仓压力数值,通过对掌子面进行力学分析,结合盾构机工作原理,推导出改进后的土仓压力计算公式,并进一步分析了隧道埋深比、盾构机掘进速度对土仓压力的影响。最后,以合肥地铁四号线为工程背景,利用有限元软件验证了改进后土仓压力计算公式的正确性与适用性。