上拔与水平力组合作用下加筋风积沙斜柱扩展基础试验

在土工格栅加筋风积沙、土工网垫加筋风积沙以及未加筋风积沙地基条件下,开展了3个不同尺寸斜柱扩展基础上拔水平力组合荷载作用下9个工况的现场试验。根据基础的顶部荷载与位移、基底土压力变化以及地表裂缝分布情况,分析了基础尺寸、加筋材料及其铺设方式对风积沙斜柱扩展基础承载性能的影响规律,研究了加筋风积沙地基的破坏机理。结果表明：加筋风积沙斜柱扩展基础上拔水平力组合荷载作用下①其承载机理是基础底板上方地基压缩挤密-塑性区出现并进一步发展-局部剪切破坏的渐进破坏过程,且地基破裂面具有不对称性;②土工格栅提高了风积沙地基的抗拔和抗倾覆的承载能力和抗变形能力,且铺设层间距越小,改善效果越好;土工网垫由于其易变形特点,不能提高甚至降低了风积沙地基承载能力;③降低基础露头高度、增加基础埋深、扩大基础底板尺寸均可有效提高基础上拔和水平承载力。     

输电线路沙漠地区偏心装配式基础的承载性能研究

在宁夏毛乌素加筋风积沙地基中开展偏心装配式基础在单上拔、上拔与水平力组合工况下的现场对比试验,通过监测其顶部荷载位移曲线、地表竖向位移及基础底板土压力数据,分析偏心装配式基础的抗拔承载机理。试验表明:采用增强地基稳定的加筋和设置基础偏心的结构措施,可显著改善装配式基础的受力性能,在提高其抗水平承载性能的同时不降低其抗拔性能,为沙漠地区输电线路工程中应用装配式基础提供了试验数据。     

水泥固化的风积沙地基扩展基础抗拔试验研究

沙漠风积沙地基结构松散、稳定性差、承载力低,利用水泥作为固化剂固化稳定风积沙,形成水泥固化风积沙地基是改善其不良工程特性的有效手段。将取自内蒙古库布齐沙漠的现场风积沙重塑为3%含水率的试验用风积沙,向其中掺入6%普通硅酸盐水泥经充分拌和形成水泥固化风积沙填料,完成了水泥固化风积沙地基中9个扩展基础模型抗拔试验。结果表明,风积沙水泥固化方法可显著提高风积沙抗拔承载性能。上拔荷载作用下,当水泥固化风积沙扩展基础抗拔深度与底板边长比值小于3.5时,其荷载–位移曲线呈2阶段变化:初始弹性段—峰值荷载、峰值荷载后破坏段,极限抗拔承载力对应的位移与底板边长比值变化范围为0.04%~1.05%,平均0.54%。按"土重法"确定的水泥固化风积沙"上拔角"远大于天然风积沙。     

风积沙地基扩展基础的抗拔机理与计算

通过室内和现场试验，研究了沙漠地区风积沙地基扩展基础受上拔荷载作用的机理和理论计算，并与测试结果进行了对比分析研究．     

青藏输电工程回填细粒冻土性质和铁塔基础载荷试验研究

为分析青藏直流输电工程回填冻土地基和铁塔基础承载性能,在浅部冻土处于冻结和融化两种状态时,分别进行回填细粒冻土性质试验和在三向荷载共同作用下锥柱式扩展基础的载荷试验。基于土工试验结果分析了冻融过程中回填地基的工程性质,得到一个冻融周期后地表沉降量为0.23 m,与实际情况一致。通过对基础承载特性及荷载与位移双曲线关系模型的分析,得到了基于地基基础相互作用极限状态条件下基础的极限承载力。针对季节活动层融化和冻结状态,应用试验结果验证了上拔工况下铁塔扩展基础稳定性分析模型和方法,获得了冻结状态时细粒冻土的上拔角。试验研究表明：当浅部活动层处于冻结状态时,地基强度及基础承载性能优于融化状态;冻土融化可缩小细粒土的孔隙比、提高密实度,并增加含水率和饱和度;土体冻结与否对地基的抗剪、上拔角等力学指标有显著影响,因此,保持深部回填地基的冻结状态对基础安全承载至关重要。     

输电线路掏挖基础承载特性离心机试验研究

掏挖基础是输电线路建设中广泛采用的基础型式,但对其复合加载承载特性的研究较少。针对不同荷载工况下坚硬黏性土地基中掏挖基础承载特性,开展离心机模型试验研究。结果表明,单独上拔荷载作用下,地基破坏模式受基础埋深比的影响,浅及深埋的临界埋深比在2～3范围;水平荷载作用下,对于高露头基础,随着露头高度增加水平承载力明显降低;对埋深比为2的无露高基础,先施加水平力会使其极限上拔承载力有所提高,施加的水平力越大,基础抗拔能力越强;对埋深比为2的有露高基础,在施加相同水平荷载和相同弯矩2种情况下,基础的净峰值抗拔力与无露高基础HV组合加载时的抗拔承载力相差均小于10%,即高露头产生的弯矩对HV组合加载时基础上拔承载力的影响相对不大。所得结论可为不同荷载工况下输电线路掏挖基础设计提供一定参考。     

输电杆塔掏挖基础抗拔设计极限状态分析

基于不同地基、尺寸条件下掏挖基础单向上拔或上拔与水平荷载联合作用下荷载试验结果,分析了掏挖基础抗拔极限状态时极限荷载和位移值、荷载与位移关系曲线特征、地表裂纹分布特征、典型承载失效模式,结合影响上部杆塔结构正常使用功能发挥的基础位移限值,研究了上拔状况下掏挖基础承载特性及最不利极限状态。研究表明:掏挖基础上拔荷载与位移关系呈陡降型脆性破坏,承载失效主要是由于地基土体整体剪切破坏所致,地基开裂破坏时并未影响掏挖基础及上部结构的正常使用,即掏挖基础上拔状况下最先超越地基承载能力极限状态。因此,上拔状况下输电杆塔掏挖基础埋深、基底直径等参数按地基承载能力极限状态设计,基础作用力按相应状态荷载组合计算确定,主要采用由可变作用控制的基本组合。     

砂岩地基中架空输电线路抗拔基础承载性能的现场试验研究

本文以砂岩地基中的架空输电线路抗拔基础为研究对象,开展6个相同底径、不同埋深的直柱基础和扩底基础的现场抗拔承载性能试验,分析了6个试验基础的荷载—位移曲线、抗拔承载力、地基破坏范围及混凝土利用效果。结果表明：两种型式基础的弹塑性变形能力均会受到基础埋深的影响;根据双直线交点法确定试验基础的抗拔承载力,基础埋深相同时,扩底基础抗拔承载力可达直柱基础的1.2～2.0倍;基础破坏时,在地表处形成径向和环向分布的裂缝,且随着埋深的增加,地表破坏半径逐渐减小;采用上拔角定量表示地基破坏范围,则对于相同埋深的抗拔基础,扩底基础的上拔角均大于直柱基础,表明其提高基础抗拔承载力的同时,也加大了地基岩体的破坏范围;以基础抗拔承载力与混凝土消耗量的比值M定量表征不同基础型式和埋深条件下混凝土的利用效果,扩底基础对混凝土的利用效果最高可达直柱基础的5.9倍,工程应用中建议优先选用扩底基础。     

加筋风砂土抗拔试验研究（Ⅱ）——抗拔载荷能力计算分析

通过对典型沙地土样的分析试验和室内模型试验，对未加筋风砂土和土工格栅的15种不同加筋条件下风砂土地基扩展基础的上拔承载性能进行了试验研究。根据试验结果，确定了加筋风砂土地基扩展基础承受上拔荷载的计算模式和理论计算公式。研究了分别由风砂土和土工格栅引起的上拔承载能力，按计算值和实测值分项进行了对比分析，提出了有效的土工格栅加筋形式，即平铺一层和二层土工格栅。提出了进一步需要研究的“锚固长度”问题。     

加筋风砂土抗拔试验研究(II)——抗拔载荷能力计算分析

通过对典型沙地土样的分析试验和室内模型试验,对未加筋风砂土和土工格栅的15种不同加筋条件下风砂土地基扩展基础的上拔承载性能进行了试验研究.根据试验结果,确定了加筋风砂土地基扩展基础承受上拔荷载的计算模式和理论计算公式.研究了分别由风砂土和土工格栅引起的上拔承载能力,按计算值和实测值分项进行了对比分析,提出了有效的土工格栅加筋形式,即平铺一层和二层土工格栅.提出了进一步需要研究的"锚固长度"问题.     

加筋风砂土扩展基础的抗拔试验与位移控制计算

承受上拔荷载的扩展基础,可以用上拔位移或上拔荷载作为设计控制条件。在典型沙漠地区进行调研和现场采取土样,进行土工格栅与风砂土的摩擦特性试验,通过室内模型试验研究了上拔荷载作用下土工格栅加筋风砂土地基扩展基础的力学性能,包括荷载、位移、变形、破坏机理和承载能力的研究,提出了有效的土工格栅加筋形式:平铺一层和二层土工格栅。在上述研究基础上,对上拔位移机理进行了分析研究,提出了上拔位移计算模型和上拔位移控制的分析计算方法。     

加筋风砂土抗拔试验研究（Ⅰ）——基本性质和扩展基础抗拔模型试验

在典型沙漠地区进行了调研和现场采取土样，对风砂土样的基本性质进行了试验研究，研究了土工格栅与风砂土的摩擦特性，提出了土工格栅改良加固沙漠地区风砂土力学性能的方法。通过室内模型试验，研究了在上拔荷载作用下加筋风砂土地基扩展基础的力学性能，包括应力、位移、变形、破坏机理和承载能力的研究。     

Cyclic response of footing on geogrid-reinforced sand with void

This paper describes laboratory tests on footing constructed on unreinforced and geogrid-reinforced sand with circular a void subjected to a combination of static and repeated loads. The settlement of the footing was measured for up to 5000 cycles of loading and unloading. The variables examined in the testing program include the number of geogrid layers, the location of the void within the soil, the amplitude of cyclic load, and the number of load cycles. The results show that the footing performance due to cyclic loading is better for thicker geogrid reinforced sand with a void than for unreinforced sand with no void. In addition, a critical region was found to exist under the footing, under which a void results in increased footing settlement. Overall, the results indicate that the reinforced soil-footing systems with sufficient geogrid-reinforcement and sufficient void embedment depth behave much more stiffly and are thus capable of handling greater loads with lower settlement than those in unreinforced soil without a void. The undesirable effect of the void on the footing behavior can be eliminated. In addition, the results show that the values of footing settlement increase rapidly during the initial loading cycles; thereafter the rate of settlement is reduced significantly as the number of loading cycles increases.     

Mechanical property and deformation behavior of geogrid reinforced calcareous sand

The strength and deformation properties of maritime geotechnical structures made primarily of calcareous sand are critical for project safety, and geogrid reinforcement is a promising new approach. A series of consolidated drained triaxial experiments were conducted to evaluate the mechanical property and deformation behaviors of geogrid reinforced calcareous sand (GRCS), taking into consideration the impacts of the geogrid layer, relative density, particle size, and confining pressure. In comparison to the unreinforced calcareous sand, the strength of the GRCS is greatly enhanced, and the deviatoric stress-strain curves are altered from slightly softening to hardening, as well as the suppressed shearing dilatancy. The geogrid, relative compactness, particle size, and confining pressure are all intimately related to the volume changes and shearing dilatancy of reinforced specimens, but particle crushing is mostly impacted by the confining pressure. The interactions of geogrid ribs and calcareous sand particles are summarized as two types of constraint and friction using scanning electron microscope tests to establish a simplified calculation method of horizontal and vertical equivalent additional stresses that could provide a reference for revealing the mechanical mechanism of GRCS.     

土工格栅层式加筋风积砂的本构模型研究

以广泛分布于内蒙古沙漠地区的风积砂为研究对象,对不加筋风积砂和不同层数的加筋风积砂做了一系列的固结排水常规三轴试验,探讨其强度变化规律和体积变化规律,并分析加筋机理,得到加筋风积砂的本构模型,并验证了本构模型的精确性。     

加筋风积砂强度和变形特性的有限元分析

针对风积砂土特殊的物理力学性质,应用弹塑性有限元法研究加筋风积砂的强度和变形特性,分析加筋机理,并采用土工格栅作为加筋材料对风积砂土进行加固,以提高土体的强度和稳定性。