考虑土体强度空间变异性的单桩水平承载力研究

空间变异性是土体的固有天然属性,在确定桩基础承载力时理应考虑土的这一特性。应用已有的土体参数随机模拟方法,考虑不同的变异系数和相关距离,通过数值方法研究了土体强度的空间变异性对单桩水平承载力的影响。研究发现:确定性分析得到的单桩水平承载力明显大于考虑土体强度空间变异性后的单桩水平承载力均值,应用规范方法设计的单桩基础仍有失效的可能;相关距离对单桩水平承载力均值无明显影响,但承载力标准差随相关距离的增大而增大;随着变异系数的增大,单桩水平承载力均值随之减小,但承载力标准差随之增大。因土体强度空间变异性导致单桩承载力的不确定性,其分布规律可以用对数正态分布进行描述,据此规律可获得任一荷载下单桩基础的失效概率。     

考虑土性参数空间变异性的单桩竖向承载力分析

岩土体是自然界的产物,其性质具有较大的空间变异性。在已有土体随机场模拟研究成果基础上,考虑了土体强度参数的变异系数和相关距离,通过数值方法研究了竖向荷载作用下土体空间变异性对桩基础承载力的影响。结果表明,考虑土体空间变异性后,桩基承载力的中值都小于确定性分析得到的桩基承载力;随着变异系数和相关距离的增大,桩基承载力的不确定性越来越大,实际工程中需重点关注土体参数变异性大的工况。考虑土体强度参数空间变异性的桩基竖向承载力分布规律可以用对数正态分布曲线来描述,当样本数足够多时,可依此获取任一荷载下桩基础的失效概率。     

考虑土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡滑动深度和体积分析

基于随机有限元方法（RFEM）和Monte-Carlo模拟,建立了能够模拟具有深度依赖性的土体强度参数边坡或具有软弱夹层边坡的非平稳随机场模型。通过辐射扫描方法获取最危险滑动面,得到非平稳随机场边坡滑动深度和滑动体积。将该方法与均质边坡和平稳随机场边坡获得的滑动深度和滑动体积进行对比,研究土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡的不同坡度和各向异性对滑动深度和滑动体积的影响。结果表明：基于RFEM的非平稳随机场滑动深度和滑动体积结果为地质灾害风险及后果评估提供了一个参考分析的新角度;参数的深度依赖性程度越高(变化率b越大),则边坡平均滑动深度和滑动体积越小;在大坡度滑坡风险后果评估中,可以基于均质边坡分析结果进行初步预估;在非平稳随机场中,随着各向异性的增大,所有坡度边坡的滑动体积变异系数增大;不同坡度下,水平方向的相关程度越大,则土坡内软弱夹层的不确定性越强,滑动体积的变异系数也不断增大。     

考虑材料参数空间变异的重力坝地震损伤分析

由于施工质量不均匀和混凝土自身的非均质性,因此重力坝坝体混凝土材料强度具有空间变异性。利用对数正态分布随机场模拟混凝土参数的空间变异性,采用中心点法将参数随机场离散为一组相关随机变量,通过结构空间位置和相关距离构建了自相关函数、得到相关系数矩阵。采用Cholesky方法分解相关系数矩阵并线性变换,通过n维独立标准正态分布样本矩阵生成n维相关对数正态分布样本矩阵,实现了混凝土材料参数空间变异性的抽样模拟。对印度Koyna重力坝的地震损伤分析表明,考虑混凝土参数(特别是抗拉强度)的空间变异性后,坝体损伤程度加重,坝顶位移振幅减小,坝顶垂直残余位移增大,因此在重力坝抗震设计中应考虑材料参数空间变异性的影响。     

强度参数对土坡稳定可靠度指标的影响分析

 从影响土坡稳定的主要因素——强度参数c,φ出发,建立考虑数值变化的定值模型、建立考虑变异性及互相关性的随机变量模型和建立考虑自相关性的随机场模型,采用简化毕肖普法和Rosenbleuth法,着重研究强度参数c,φ对土质边坡可靠度指标的影响。从研究成果中并获得了一些可供工程设计借鉴的有益结论：c对土坡稳定影响较小,但φ在边坡稳定的计算中是最敏感的因子,其数值和变异性对安全系数和可靠度指标计算结果影响很大,在作计算时要求所提供φ的数据应更为精确;在实际工程计算中未考虑强度参数c,φ的互相关性和自相关性得到的可靠度指标较实际工程中的要小,是偏安全的,可作安全储备。     

基于参数空间变异性随机场的地铁基坑变形研究

鉴于地铁基坑工程存在土体参数不确定性导致难以精细化控制变形的问题,依托济南地铁闫千户站基坑工程,考虑土体参数空间变异性,将随机场理论与数值模拟有机耦合,研究基坑变形特性与变异系数对变形的影响规律。结果表明,土体参数变异性较小时,可将二维随机场模型简化为一维计算;地表沉降大小和围护结构的变形具有较强相关性,围护结构最大变形区域在0.5H～0.9H,平均值约在0.7H;变异系数与地表沉降呈正相关,变异系数从0.1增加到0.4,地表沉降值增大了70%。     

非均质土体中渗流场的非平稳随机模拟

将渗透系数作为对数正态非平稳随机场,分解为确定性趋势和平稳性扰动两部分,采用基于随机场Karhunen Loeve展开和摄动分析的KLME随机数值方法,探讨参数场的连续型线性趋势和间断型趋势项对渗流场统计特征的影响。分析表明,水头均值和标准差的空间分布受到参数场趋势性变化的影响,随线性趋势的变化方向而呈不同分布,线性趋势的斜率增大,水头统计矩的二阶修正项的作用也增大,在参数场间断型趋势条件下,水头统计矩呈复杂的非规则空间分布。     

土体强度参数对边坡稳定性的影响

采用传统的极限平衡法和强度折减法对均质砂土边坡进行稳定性分析。为了评估摩擦角和黏结强度等强度参数的影响,详细计算了费伦纽斯法(Fellenius)、毕肖普法(Bishop)和强度折减法(strength reduction)之间的误差。结果表明：(1)Fellenius方法得到的安全系数小于Bishop方法得到的安全系数;(2)Bishop方法和强度折减法之间的误差通常随着摩擦角/黏结强度的增大先增大后减小。     

基于三维随机场的地下洞室围岩变形分析

为充分考虑材料的非均匀性以及各向异性,将岩土参数模拟为三维随机场,分析岩土体参数的空间变异性对围岩变形的影响.采用K-L级数展开方法生成弹性模量的三维随机场,构建了考虑弹性模量空间变异性的有限差分模型,研究了不同横向、纵向、竖向波动范围对开挖区域上覆岩层变形的影响.研究结果表明:在竖向波动范围小于0.4 m时,地下洞室...     

渗透系数空间相关性对渗流场统计特征影响分析

渗透系数的空间变异性是影响渗流场不确定性的重要因素。将渗透系数作为各向同性对数正态平稳随机场,通过数值模拟研究渗透系数空间相关性对渗流场统计特征的影响。选取了3种具有代表性的相关函数模型,即指数模型、高斯模型和球状模型,分别以渗透系数的相关距离和变异系数为变化因子对水头方差作敏感性分析。结果表明,渗透系数相关函数模型的选取、相关距离和变异系数的取值对水头方差具有较大影响。     

载体桩单桩竖向承载力学性能研究进展

载体桩作为一种由混凝土桩身和载体构成的新型桩基础,具有承载力高、造价低等优点,合理确定载体等效尺寸对于载体桩单桩竖向承载力计算具有重要意义.在总结载体桩施工工艺演进及承载机理的基础之上,介绍了载体桩单桩竖向受压承载性能、抗拔承载性能及沉降计算方法的研究现状,分析了目前载体等效计算面积取值、抗拔承载力计算时载体影响区段几...     

基于Hoek-Brown强度准则的嵌岩桩极限承载力确定

考虑岩体结构的完整性、岩块单轴抗压强度及三向应力等因素的影响,引入Hoek-Brown岩石强度准则,采用Lambe变换,建立了较为实用的嵌岩桩桩侧摩阻力模型。然后基于简化的桩端岩体破坏模式,利用极限平衡原理,推导了三向压力下嵌岩桩桩端阻力的计算公式,进而获得嵌岩桩极限承载力计算公式。对公式参数分析表明：岩体质量对摩阻力影响较大,岩体质量越好,摩阻力τr越大,反之越小;岩体质量评价指标RMR值为100时,摩阻力τr可达到0.4σc;岩体质量评价指标RMR值为10时,摩阻力τr接近0.01σc。最后以2个工程实例对本文计算方法进行了验证。     

桩基础的水平承载力计算

本文针对直桩和斜桩两种形式,论述了桩基础水平承载力的计算方法,并重点对还未列入《桩基建筑技术规范》的斜桩设计方法进行探讨。     

单桩竖向极限承载力预测的支持向量机方法

由于影响单桩竖向极限承载力的因素很多且不稳定,因此如何合理地确定桩的承载力,充分发挥桩基的技术经济效益显得尤为重要.为了能合理地确定桩基础的承载力,充分发挥计算机强大的计算能力,减少桩基础设计的步骤.通过数据挖掘中的一个新方法-支持向量回归算法,能较好地对单桩竖向极限承载力进行预测,支持向量回归算法是借助于最优化方法解决机器学习问题的新工具.结果表明这种方法可以作为单桩竖向极限承载力计算的一种参考.     

钢纤维高强混凝土承台承载力影响 因素试验研究

通过17个平面尺寸700 mm x 700 mm、厚度150 } 400~的钢筋钢纤维高强混凝土四桩承 台受力性能试验,探讨了混凝土强度、钢纤维体积率、承台有效厚度、配筋率、钢纤维类型等对承台 开裂荷载和极限承载力的影响。结果表明,随着钢纤维体积率、承台有效厚度、混凝土强度、配筋率 的增加,承台承载力显著提高,同时钢纤维类型对承台承载力也有一定影响,在建立钢纤维高强混凝 土承台极限承载力计算公式时,应充分考虑到这些因素的影响     

附加质量法确定粉喷桩单桩承载力的应用

文章结合某输水工程粉喷桩质量检测实践,提出应用附加质量法确定地基承载力,具有灵活、高效、准确等优点,大大提高了检测效率。     

湿陷性黄土地区单桩竖向承载力静载荷浸水试验

以湿陷性黄土地区某风电场的风机基础为实例,介绍了试桩设计、布置以及桩基静载浸水试验过程。通过单桩静载荷浸水试验验证单桩承载力,同时该试验首次对浸水过程进行观测,试验结果为湿陷性黄土地区桩基设计中负摩阻长度的取值提供参考依据。