地下管廊基坑工程鲁棒性分析及风险评估

基于小应变土体硬化模型,以杭州市富阳区金桥北路市政综合管廊基坑为工程案例,应用PLAXIS 2D数值模拟软件,建立富阳典型黏土地区土体小应变硬化模型的土体参数取值方法;基于鲁棒性设计理论,对确定性设计方法、可靠度设计方法以及鲁棒性设计方法进行风险评估比较.结果表明:小应变土体硬化模型适用于杭州富阳地区;小应变土体硬化模...     

土体边坡振动台模型试验的相似律研究

在相似第三定理的基础上,采用相似转换的方法,完成了土体边坡振动台模型试验中模型边坡和原型边坡中相似关系设计,推导过程中假设土体的抗剪强度遵循莫尔—库仑定理,考虑地震过程中土体的实际性能,选用等价非线性粘—弹性模型作为土体动力计算模型,对所得相似律进行归一简化,最终得到了符合实际又较简洁的边坡振动台模型试验相似律。     

防波堤与软土地基相互作用关键技术研究

对基于土体循环荷栽后力学性质试验、离心模型试验和数值模拟方法对防波堤与软土地基相互作用关键技术问题进行了研究。通过循环后土体力学性质试验分析了循环荷载对土体性质的影响,通过物理模型试验和数值模拟方法对防波堤与地基相互作用问题进行了模拟分析。     

基于联合强度理论的主动土压力计算方法

考虑结构性黄土的抗拉强度和有限土体对土压力的影响,推导了抛物线加直线形式的联合强度理论。基于此强度理论,建立了土体主动极限平衡状态,推导了无限土体主动土压力的计算公式;通过滑动块体理论推导了有限土体主动土压力的计算公式。通过算例对公式进行了验证比较,研究结果表明:基于联合强度理论计算的土体开裂深度明显小于朗肯土压力理论的开裂深度,且基于联合强度理论土体应存在拉应力区,在此区域内,挡土墙与土体存在胶合力的情况下,需考虑挡土墙受到的拉力和因此导致的局部应力集中;有限土体的土压力小于朗肯主动土压力,且随着挡土墙与既有构筑物距离的增加,有限土体土压力趋近于无限土体土压力。基于联合强度理论和有限土体理论建立的主动土压力计算方法能更合理地评价黄土的主动土压力。     

被动区加固后基坑悬臂支护桩性状研究

基于弹塑性损伤本构模型和Molar—Coulomb弹塑性本构模型,在桩侧与桩周土体之间设置了能够反映二者脱离的接触单元,采用有限单元法分析了桩前被动区加固与否时悬臂支护桩在基坑开挖时工作性状。结果表明,对桩前土体进行加固处理后,桩身侧向位移减小明显,而桩身塑性应变增加不是很大,所以为了减小基坑开挖对周围环境的影响应在桩前被动区的土体进行加固处理。     

基于电镜成像原理的黏土微结构参数提取方法

土体受静、动力作用发生变形的过程必然伴随着微观结构的变化.土体微结构变化的定量化描述是宏微观土力学中非常重要且具有挑战性的内容.提出了一种基于电镜扫描原理、从扫描图像中提取黏土微观结构局部几何信息的方法.首先基于电镜扫描过程中成像二次电子的产生数量、不同逸出方向的电子流强度基本原理和描述方程,从理论上建立了"高亮—阴影...     

基坑围护结构侧向变形引起的坑外土体变形研究

基坑围护结构侧向变形引起的土体侧移和沉降,会对坑外桩基的水平和竖向承载性状造成影响。基于影像源法,在综合考虑围护结构变形、地表沉降以及围护结构变形方向对坑外土体位移影响的基础上,对基坑围护结构侧向变形引起的坑外土体侧移和沉降计算方法展开了研究。首先,采用分段法,分别研究了围护结构变形和地表沉降作用下坑外土体侧移及深层沉降;然后,基于叠加原理,针对坑外任意点位置土体侧移和沉降,推导出了适用于不同基坑围护结构变形模式的相关计算公式;最后,将采用本文方法得到的坑外土体侧移及沉降计算结果同实测结果及现有理论方法的计算结果进行对比分析。结果表明,采用本文方法得到的坑外土体侧移及深层沉降与现场实测结果吻合度更高,从而验证了本文方法的可行性。     

成层土中基桩水平承载性状分析

基于现场试验成果反演分析得到的成层土体的非线性p—y曲线,采用LPILE Plus软件分析了桩顶约束条件和桩侧土体抗力特性对桩顶位移和桩身弯矩的影响,并根据分析结果,提出一些建议,以供工程设计参考。     

基于鲁宾涅特解的建筑物掏土纠倾孔周土塑性区计算

考虑建筑物掏土纠倾地基土体侧压力和掏土的动态扰动影响,提出了基于鲁宾涅特解的掏土孔孔周土体塑性区计算方法,并推导了建筑物掏土纠倾孔间土体最大宽度确定方法。在某高层住宅楼掏土纠倾实例中,将其计算结果与圆孔扩张理论对比,并由现场监测结果进行了验证。结果表明:基于鲁宾涅特解的掏土孔孔间距与住宅楼施工间距基本一致,而基于小孔扩张理论的掏土孔孔间距理论解与现场施工相差较大,鲁宾涅特解对建筑物掏土纠倾孔周土体塑性区的求解具有更高的精度,由此证明,提出的孔周土体塑性区求解方法以及孔间土体最大宽度确定方法是可行的,与建筑物掏土纠倾工程实例吻合度较高。     

软土结构性对渗透及固结沉降的影响

基于原状土与重塑土的一维固结及渗透试验分析,得到土体结构性对渗透的影响特征,并提出土体的渗透系数与孔隙比的计算公式。根据对土体的应变特性的试验分析,给出考虑土体结构性的沉降计算方法,尤其是在固结系数的计算公式中考虑结构性的影响。该计算方法避免传统方法必须进行绘图的缺陷,且可进行数值化计算,并通过工程实例验证该方法的可靠性。     

东海大桥海上风电场海床稳定性评价

将基于总应力法的波致土体剪切破坏准则与基于有效应力法的液化准则相结合,对东海大桥海上风电场海床稳定性进行了分析,讨论了平均波高、百年一遇波高及破碎波高3种波况下,场地土体有效正应力、振荡正应力及应力角等值线的变化情况,得到了波高对海床稳定性的影响。结果表明:该方法可为海上风电场的选址及基础设计提供参考。     

基于土拱效应的土钉支护结构稳定性分析

土钉支护结构整体稳定性分析作为土钉支护设计中的关键验算项目,直接影响到土钉支护结构的正常运行。本文从土钉与土体之间相互作用原理出发,运用土的塑性理论和土坡的极限平衡分析方法,提出了基于土拱效应原理基础上的土钉支护结构稳定性分析的新方法,并与现行《规程》方法进行比较。研究表明:土钉直径和间距对土钉支护结构稳定性的影响远比《规程》方法的要大。     

Sliding stability and lateral displacement analysis of reinforced soil retaining walls

Field observations have demonstrated that reinforced soil retaining walls generally have superior seismic performance when compared to traditional gravity retaining walls. However, current design guidelines for reinforced soil retaining walls are typically based on pseudo-static methods of analysis, which involve simplifying assumptions. For instance, the reinforced zone is usually assumed as a rigid body in external stability calculations. As a result, the influences of reinforcement arrangement and properties on the sliding stability and displacement of the wall cannot be accounted for in their design. Additionally, the soil shear strength is assumed to be constant in conventional displacement calculations using the Newmark sliding block method. In this paper, an analysis method is proposed to determine the yield acceleration and lateral displacement of reinforced soil walls that includes soil shear strength mobilization and a two-part wedge planar failure mechanism. The proposed method is validated against the results of laboratory model tests, and influences of factors such as ground acceleration coefficients, and reinforcement and backfill properties on the stability of the wall are examined.     

浅埋盾构隧道端头土体稳定性极限平衡分析

 盾构始发与到达时易引发端头土体失稳破坏,是盾构隧道施工中的高风险环节。针对浅埋盾构隧道,提出一种直线和对数螺旋线组合的土体滑动模式,运用极限平衡分析方法,对端头土体的稳定性进行分析,推导稳定系数计算公式,并对其影响因素进行分析。端头土体的稳定性取决于土体自身的强度、加固体的厚度和加固强度及洞门直径。端头土体自身的内摩擦角和黏聚力越大,稳定系数越大;加固体的强度越大,稳定系数越大;加固体厚度越大,端头土体稳定性越好;但随着洞门直径的增大,端头土体稳定系数逐渐降低。随后得出端头土体的加固厚度的计算方法和流程,分析其影响因素,并给出工程算例。将该方法应用于南京地铁盾构隧道端头土体稳定性分析及加固厚度计算,结果令人满意,被工程所采纳。该研究成果和方法可为同等条件下盾构隧道端头土体稳定性分析及加固设计提供借鉴。     

基于数值分析的岩石块体稳定性评价一般性方法

 为解决岩石块体在各种复杂条件下的稳定性评价问题,在已有的岩石块体识别的单元重构–聚合方法基础上,进一步提出基于数值分析的块体稳定性评价一般性方法。该方法以含有块体信息的网格模型为出发点,首先引入界面单元,实现块体–围岩结构面滑移和脱开的模拟。其次,提出可动块体的定义和基于数值分析的块体运动形式判别方法。然后,基于结构面强度折减思路,提出块体安全系数定义和加固分析方法,从而实现基于数值分析的块体稳定性评价。该方法相比于刚体极限平衡法,能够考虑初始地应力、围岩变形和非滑面抗剪性能对块体稳定性影响,且在一定条件下,分析结果可与刚体极限平衡法结果基本等同。最后,通过算例验证了该方法的可靠性、有效性,并论证了其与刚体极限平衡法分析结果的关系。算例结果同时表明：该方法可综合考虑块体几何形态、块体埋深和块体出露高度对其稳定性的影响,能够适应复杂条件下工程岩体开挖过程的块体稳定性评价。该方法与已提出的块体识别方法,构成一套有关岩石块体的“识别–可动性判别–运动形式确定–稳定性评价–加固分析”的完整方法体系,总体平行于当前块体力学分析的常用方法(如块体理论),为研究块体在各种复杂条件下的稳定性演化提供了新的实现思路。     

一种边坡稳定性分析的三维极限平衡法及应用

将离散后的条柱间作用力等效成滑面正应力,依据整个滑体的平衡条件,提出一种适用一般空间形态滑面的边坡三维极限平衡法。首先通过类比经典土压力理论和Spencer的条间力假定,提出了条柱间作用力假设模型,由典型条柱的平衡条件得到滑面正应力的分布函数(含3个待定参数),再根据整个滑体的4个主要平衡条件建立平衡方程,采用数值方法和解析法求解平衡方程组获得三维安全系数。算例验证研究结果表明：该方法计算结果与已有方法相印证,其精度与严格三维极限平衡法相当,适用于任意空间滑面形态。最后,应用该方法初步评价金坪子II区边坡的整体稳定性,取得较理想的效果。该方法理论严谨,结果可靠,计算过程简单且易于编程,可在边坡工程设计及滑坡治理中推广应用。     

大直径盾构隧道出洞段土体稳定性分析

针对软土地区大直径盾构出洞施工中洞口土体易失稳、渗水这一难题,以复兴东路越江隧道工程为背景,分别介绍了出洞段土体加固的常用方式,并采用不同计算模型对出洞段土体稳定性进行了理论分析。     

自平衡高压注浆与普通注浆土钉墙稳定性对比分析

研发了自平衡高压注浆钢管土钉,并对其受力特性进行了研究,分析了注浆浆液在土钉中的传力特点及实现高压注浆的机理,发现自平衡高压注浆桩抗拉性能明显优于普通注浆土钉。通过模拟工程分别对自平衡高压注浆土钉墙与普通注浆土钉墙进行计算,分析相同设计参数下,两种土钉墙整体圆弧滑动稳定性安全系数、抗滑移、抗倾覆稳定安全系数的差异。分析结果表明,在挖到基坑底部时,高压注浆土钉墙最不利滑动面半径明显大于普通注浆土钉,更有利于滑动体的稳定。相同工况下高压注浆土钉的圆弧滑动稳定安全系数要明显高于普通土钉,但对于抗滑稳定和抗倾覆稳定性两者则没有差异,高压注浆土钉墙相比普通注浆土钉墙在抗滑和抗倾覆安全性上也没有提高作用。     

公路隧道前置式洞口工法的三维数值分析

以宁(南京)淮(安)高速公路老山公路隧道为依托,对洞口前置式洞口施工过程的力学行为进行了三维数值模拟,分析了洞口段围岩和前置式支护结构体的位移场、应力。计算结果表明:前置支护结构及两洞间土体对洞口山体的支撑作用明显,既可大大减少洞口的边、仰坡开挖量保护洞口环境,又能有利于洞口段稳定和洞口施工安全。     

基于NURBS表示的三维土坡稳定分析

非均匀有理B样条作为计算机辅助设计领域的曲线和曲面的标准描述方式,已经得到广泛的应用。利用非均匀有理B样条产生三维土坡的滑动底面,利用极限平衡简布法计算滑动体的安全系数,在粒子群算法寻优策略的深刻理解之上,借鉴和声策略直接模拟群体的位置更新得到了新型混合粒子群算法。利用该混合粒子群算法搜索最危险的滑动体,对一均质土坡和一软弱夹层土坡进行了计算分析,比较证明本文所提方法可应用于三维土坡稳定分析。