交通荷载作用下饱和软粘土孔压模型的数值模拟

通过不同循环加载条件下的模型模拟试验、现场原型监测试验及理论分析,研究在交通荷载条件下,动孔隙水压力累积特性及发展规律.试验取得了交通荷载作用下路基土动孔隙水压力产生、发展、累积的宝贵资料;利用FLAC3D对孔压模型进行了数值模拟,并与试验所取得的孔隙水压力曲线进行了对比分析,得出了数值模拟的结果是准确有效的.     

基于能量法的尾矿土动孔压模型研究

通过应力控制式动三轴不排水循环剪切试验,对饱和尾矿土在循环应力比、轴–径向固结应力比等因素下孔隙水压力与累积能量耗散关系进行研究。研究结果表明孔隙水压力增长与塑性应变累积能量耗散和土体黏滞累积能量耗散密切相关。当循环应力比cR介于0.205~0.238、轴–径向固结应力比cK介于1.0~1.3时,孔隙水压力–能量之间存在临界状态。通过非线性回归分析初步建立了循环应力比和轴–径向固结应力比条件下饱和尾矿土的孔隙水压力能量模型,从变化机理上阐述孔隙水压力的变化规律并消除了周次的不确定性对于孔隙水压力模型的影响,对预测循环荷载作用下饱和土的孔隙水压力具有借鉴意义。     

变幅波浪荷载下饱和南京细砂残余孔隙水压力特性

 利用空心圆柱扭剪仪,针对相对密度Dr = 50%的饱和南京细砂,进行三向非均等固结状态下的竖向–扭转耦合加载试验,并通过分级加载较为真实地模拟变幅波浪荷载的作用。分别考察初始主应力方向角、初始偏应力比、初始中主应力参数对残余孔隙水压力与累积损失能量关系的影响,结果表明：在相同累积损失能量下,残余孔隙水压力随着初始主应力方向角及初始偏应力比的增大而减小;随着初始中主应力参数的增大而增大。并初步建立残余孔隙水压力与归一化累积损失能量之间的经验公式。     

交通荷载作用下饱和软粘土孔隙水压力的累积规律及影响因素探讨

通过不同循环加载条件下模型试验和现场原型监测试验,研究在交通荷载条件下孔隙水压力累积特性及发展规律,探讨路基软土在循环动荷载下产生累积特性的原因和主要影响因素,通过试验分析得出了交通荷载下路基软土中孔隙水压力累积特性、发展规律以及影响累积特性的主要因素。     

饱和粘性土体中孔隙水压力对地铁振动荷载响应特征分析

以上海地铁二号线某区间隧道附近的饱和粘性土体为研究对象,在地铁振动荷载作用下,通过对不同位置、不同深度土体中预埋孔压计振动频率的连续监测,研究饱和粘性土体中孔隙水压力对振动荷载的响应特征,得出了饱和粘性土中孔隙水压力增长和消散的变化规律,并用土动力学及能量损失原理对其机理进行了分析。     

半直立式圆筒护岸地基现场加载试验及变形分析

半直立式圆筒护岸是一种新式港口工程结构,结合其在大连某水工护岸工程中的应用,进行了半直立式圆筒护岸地基的加载试验,通过实测土压力、沉降、水平位移及孔隙水压力,分析了半直立式圆筒护岸地基的沉降及水平位移变化特点,并进一步研究了其不均匀沉降的发展过程。试验结果表明：半直立式圆筒护岸沉降及水平位移对护岸荷载分级、每级荷载加载量、加载历时及两级荷载之间的间隔时间较为敏感,其中护岸后方最后一级不对称加载对圆筒结构的不均匀沉降影响最大,孔隙水压力变化主要受每级加载量、加载历时及潮汐作用影响,而圆筒安装及第一级荷载施加后,孔隙水压力产生较大的波动。     

冻融与荷载作用下土体内部孔隙水压力、水分变化规律及其模型试验研究

 在季节冻土区,反复冻融作用导致土体孔隙水压力发生变化,进而导致土体中水分的迁移;对土体施加静荷载,土体内部应力场发生变化,土体内的水分和孔隙水压力亦发生变化。通过模型试验,研究无荷载和荷载两种条件下土体内部孔隙水压力和水分场随冻融循环作用的变化规律,试验结果表明：在荷载和无荷载两种条件下,孔隙水压力在初期呈负值稳定变化,然后快速增大,最后呈周期性变化。在无荷载条件下,随着土体深度的增加,孔隙水压力增大,水分含量减小;在荷载条件下,土体上部和中部位置处的孔隙水压力和水分含量都大于荷载两侧。在一个冻融周期内,土体内部孔隙水压力和水分含量都随温度的升高而增大,随温度的降低而减小,而且孔隙水压力和水分含量随温度的变化都具有滞后性。     

淤泥质土孔隙水压力消散规律

确定土体的孔隙水压力是土力学中一个重要的研究问题。在室内静三轴试验的基础上进行改进,对淤泥质土固结排水过程中孔隙水压力消散特性进行了研究,分析了孔隙水压力系数随固结压力及排水量的变化关系。结果表明：不同加压方式孔隙水压力消散情况并不相同;淤泥质土的孔隙水压力系数不等于1而是小于1,随致密程度加大及含水率减少,B值也越来越小;淤泥质土固结排水具有阶段性,U／P值为80％是突变点。这对于淤泥质土孔压模型的建立和解决固结过程中土的强度变形问题,具有参考意义。     

水土压力分算与合算的统一算法

 以土中孔隙水特征为基础,假定土体中的黏性土颗粒吸附的结合水会抵消一部分土中孔隙,最终把土的孔隙比、界限含水量、颗粒分析等物理参数引入土水压力计算,提出一个可以采用土层物理指标计算的水压力比率 ,给出通过土体渗透系数试验测定 值的方法,通过该参数可以把有效应力强度指标与总应力强度指标统一在一个强度公式中。同时,给出一个可以统一水土分算和合算的算法,实现水土压力分算和合算结果之间的过渡,为解决水土压力分算和合算结果的跳跃提供一个新思路。根据理论分析,渗透系数–孔隙比实测曲线应该沿e轴正向平移,土体中黏粒成分含量越高,平移量越大,相关文献的试验数据可证实这点;含有黏粒成分的砂性土采用水土分算偏于保守,而孔隙比较大的黏性土采用水土合算偏于不安全;围护结构上的水土压力计算不但与土体分类有关,还与孔隙比直接相关。     

随机地震荷载作用下黄土的液化特性

 以场地未来50 a超越概率10%的地震波作为输入激振波,对取自宁夏南部西吉县夏家大路喜家湾滑坡后壁的黄土开展动三轴试验,研究随机地震荷载作用下黄土中孔隙水压力的增长基本特性、影响效应及孔隙水压力增长规律。由试验结果可知,在随机地震荷载作用下,孔隙水压力对输入动荷载的响应具有明显的滞后性,其增长主要集中在地震荷载的有效持时范围内。输入地震荷载的幅值、有效持时以及固结压力对黄土的液化特性有较大的影响,幅值较大、持时较长、固结压力较小时,更有利于孔隙水压力的发展。由于孔隙水压力的增长是源于孔隙的压缩引起的,因此,可以将孔隙水压力比表示为残余应变的函数,据此,可得地震荷载作用下,黄土不同变形情况时孔隙水压力的发展水平及液化程度。     

冲击载荷下饱和砂土中超孔隙水压力的建立与消散过程

对落锤冲击造成饱和砂土中的冲击压力进行了测量。通过测量得到了冲击时饱和砂土中超孔隙水压力的建立和消散过程。分析了多次冲击对超孔隙水压力建立的影响。得到了一次冲击就能使饱和砂土达到完全液化的冲击强度临界值．     

碎石桩复合地基中超孔隙水压力长消的计算方法

针对碎石桩复合地基的单面透水边界条件,将作为力源项的动孔压增长率表达成为时间与深度的函数,给出地震荷载作用下碎石桩复合地基中超孔隙水压力产生和消散的解析解;结合几种实用的动孔压计算模式,并给出不同动孔压计算模式下解析解的具体表达式以及地震结束后残余孔压场消散的解析解表达式。     

饱和软粘土中沉桩引起的超孔压数值模拟分析

运用ABAQUS有限元软件详细模拟了预应力管桩沉桩过程引起的超孔隙水压力分布及消散规律,讨论了其随时间变化过程、有效应力增加随超孔压消散变化规律,并与Vesic理论解进行了对比分析,研究了预应力管桩沉桩过程中桩周土体超静孔压的变化规律。可为同类工程的设计和施工提供参考。     

爆破挤淤堤坝工后沉降特性离心模拟试验研究

爆破挤淤技术在海洋围垦工程建设中发挥着重要作用,但其理论研究落后于工程实践。通过离心机点火装置的研制实现离心场中的起爆控制,进而建立概化模型,模拟堆石堤坝存在时爆破挤淤的作用效果,研究爆炸荷载作用下地基土体的孔压消散特性及形成堆石堤坝的工后沉降特性。通过多次尝试性试验,最终取得两组合理有效的爆破试验测试成果。研究表明:地基土含水率越高、强度越低,爆破后堤坝瞬时沉降越大,爆破挤淤置换效果也更显著;在地基土较软弱的条件下,爆破挤淤堤坝工后沉降明显较大;在堤坝上覆压力存在的条件下,爆破瞬间地基土中产生显著的超孔隙水压力,超孔压的产生使得地基土瞬时有效抗剪强度弱化,甚至会丧失结构强度和承载能力,从而为爆破挤淤"泥–石"置换过程创造了有利条件。     

考虑温度效应的饱和土地基固结理论

考虑温度(加热)的固结理论是当今岩土工程领域颇为关注的研究课题之一,其在能源地下工程、核废料处置和热法地基处理等方面具有应用背景。针对现有热固结理论研究的不足,考虑加热对土体固结压缩特性和孔隙水压力的影响,给出了荷载和加热联合作用下饱和土地基固结沉降、超静孔压和固结度的实用计算方法。基于详细的参数计算分析,探讨了热固结理论的合理性。最后开展耦合加热的软土地基和竖井地基模型试验,将理论解答与实测结果进行对比分析,检验理论的准确性与可靠性。研究结果表明,所建立的热固结理论可以分析地基在加热后的回弹与沉降,解释加热引起的超静孔压上升和快速消散,扩展了常温下的经典固结理论,可供涉热岩土工程相关问题分析时参考。     

土体气压劈裂的室内模型试验

气压劈裂是向岩土体中注入高压气体形成裂隙,增加流体的流动通道,从而提高低渗透性土体的渗透系数。通过室内模型试验探讨了土体在高压气体作用下的响应及劈裂现象。试验结果表明,向土体中喷入高压气体会在土体中生成超静孔压,超静孔压大小与喷气压力相关;超静孔压较大时,土体发生气压劈裂,生成的裂隙又为超静孔压的快速消散提供了通道,大部分超静孔压在裂隙闭合前消散;随着超静孔压的消散,裂隙随之减小,但不会完全闭合,留存残余微裂隙。     

群桩沉桩引起的超孔隙水压力的室内模型及试验分析

基于群桩模型试验,分别对单桩和群桩沉桩时引起的超孔隙水压力的变化情况进行量测,并对超孔压的分布、消散和施工顺序的影响给予分析。试验结果表明:随着沉入土体内桩数的增加,超孔隙水压力不断积累,但累积到一定程度后增幅变缓。沉桩顺序对超孔隙水压力有影响。在水平方向,随着测点至桩轴距离的加大而呈非线性减小,超孔压的影响范围约在5倍桩径内;在桩群范围内,超孔隙水压力沿深度是不断增加的,且外侧增加幅度大于桩群区域。超孔压的消散与土体的渗透性有关,消散要经过一个缓慢的过程,群桩施工时要注意采取能使孔隙水快速排出的措施,以减小沉桩挤土效应。     

静孔隙水压力与超静孔隙水压力——兼与陈愈炯先生讨论

土中的孔隙水压力是土力学的基本概念,也是饱和土体有效应力原理和渗流固结理论的基础。本文认为静止的地下水中和稳定渗流场中土中孔隙水压力均属于静孔隙水压力,而超静孔隙水压力是由于外部作用或者边界条件变化在土体中引起的,不同于静孔隙水压力的那部分孔隙水压力,在有排水条件下,它将逐渐消散,并在消散过程中伴随土体的体积变化。文中也针对一些例子进行了讨论。     

碎石桩复合地基抗液化性能的数值模拟

将饱和砂土视为土-水两相介质,以Biot动力固结方程为基础,编制完全耦合的三维排水有效应力动力反应分析程序,通过模型试验验证程序的正确性。利用该程序对碎石桩复合地基进行地震响应分析,探讨不同土层构成和不同附加压重等因素对抗液化性能的影响。结果表明:经碎石桩加固后,桩间土中的超孔压比比未加固前减小;随时间的延长,出现了明显的超孔压消散现象,距离碎石桩越近,超孔压消散现象越明显;附加压重对地基中超孔隙水压力的增长有明显地抑制作用,在进行工程设计时应该考虑附加压重的有利影响,适当增加桩间距。     

预应力薄壁管桩群桩施工引起的超静孔隙水压力试验研究

海相软土中预应力薄壁管桩采用锤击法施工会产生较大的超孔隙水压力。通过某工程实测表明:群桩施工引起的孔压在初期消散较快,其后逐渐缓慢;引起的最大孔压接近于80 kPa。在群桩施工结束的1个多月后,桩间土超静孔隙水压力尚未能彻底消散,剩余的最大超静孔隙水压力还有10~20 kPa。群桩的施工导致孔压的叠加,对孔隙水压力的大小产生显著的影响。因此,必须采取合理的施工工艺,来控制孔隙水压力并加快孔隙水压力的消散,以使群桩施工能顺利的进行。