地铁上穿工程中既有隧道卸荷附加应力系数

推导了新建地铁上穿施工引起的既有隧道结构的卸荷附加应力系数解析解,利用Maple软件对卸荷面积、卸荷中心距既有隧道水平距离、卸荷平面至既有隧道顶部距离、卸荷宽长比等关键卸荷参数与附加应力系数的关系进行研究,旨从弹性卸荷理论的角度提出了地铁上穿工程中如何减小既有隧道结构卸荷效应的措施。研究表明:随着卸荷面积的增大,底板下方不同深度处的附加应力系数逐渐增大,应尽量减少一次卸荷面积,减少开挖进尺;当既有隧道处于卸荷面积边界附近时,卸荷附加应力系数急速衰减,应对开挖卸荷长度范围内的既有线结构周围土体进行重点加固;附加应力系数随着夹层土厚度的增加逐渐减小,应尽量加大新旧结构之间的距离;随着宽长比的增大,卸荷中心下的附加应力系数逐渐减小,建议采用长条形的土体开挖方式;在相同的卸荷面积条件下,泊松比对附加应力系数的影响较小。     

坡屋面框架结构建模及坡度影响分析

结合北京天洋北花园销售中心工程实例,运用PMSAP建模,通过对比整体结构的性能指标及构件内力计算结果,分析得出定义为"弹性板6"的坡屋面因同时考虑了平面内和平面外刚度,可与梁柱共同分担荷载,导致梁柱内力相应减小。工程中若需增加梁构件配筋的安全储备,可仅考虑板的平面内刚度,即将坡屋面定义为"弹性模"。并进一步探讨了坡度变化对坡屋面结构构件内力的影响。坡屋面结构中,随坡度的增加,水平边梁轴向压力逐渐减小,而梁端剪力、跨中弯矩及梁端弯矩均随之增大;斜框梁的轴向压力逐渐增大,而梁端剪力随之减小;中柱轴力随坡度的增加而减小,角柱轴力随之加大,说明增大坡度可缓解结构中柱与角柱的轴力差值。     

轮胎与格室加筋路堤性能及承载力研究

为研究废旧轮胎与土工格室加筋路堤边坡的性能,分别对废旧轮胎、土工格室加筋路堤边坡开展了室内模型试验,并考虑了填料两种不同相对密度的影响。试验结果表明:相对素土路堤而言,废旧轮胎和土工格室加筋路堤均能有效地提高承载力,增强其稳定性,减小不均匀沉降。加筋后均有效地增大了附加应力的扩散角,使得附加应力分布更为均匀,并且素土路堤与加筋路堤中轴线上附加应力差值随路堤深度增大而减小。中轴线以外的质点侧向位移随路堤深度的增加,呈现出先增大后减小的趋势,几种路堤中,废旧轮胎加筋路堤侧向位移最小。加筋效果随相对密度增大而减小,在低相对密度条件下,加筋后承载力能达到素土路堤2倍以上,而在高相对密度下却不足2倍。最后根据土工格室加筋地基承载力计算方法及对废旧轮胎加筋机理分析,提出了关于废旧轮胎加筋地基承载力计算方法。     

泡沫轻质土填筑桥头引道路堤的应力应变规律研究

泡沫轻质土是一种自密实的新型轻质材料,其具有较大的强度、刚度和较小的密度,用泡沫轻质土填筑桥头引道路堤可以有效减小路堤填料对桥台的水平推力,并降低桥头引道路堤的自身沉降变形;本文采用ANSYS计算分析了泡沫轻质土填筑桥头引道路堤的应力应变规律,结果表明:泡沫轻质土填筑桥头路堤时随填筑高度的增大在同一位置的水平推力会增大,小于填土路基产生的水平推力;沉降变形随填筑高度的增加而增加,但明显小于一般填土路堤,没有发生明显沉降差。     

预应力混凝土简支板抗火性能试验与分析

完成了9块无粘结和1块有粘结预应力混凝土单向简支板的抗火试验。各试验板内的热电偶在火灾下的实测结果表明,温度由迎火面至背火面逐渐递减,由迎火面至背火面的温度变化梯度随离迎火面距离的增大而减小。布置于无粘结预应力筋锚固端的力传感器和试验板上的位移传感器的测试结果表明,受火初期试验板挠曲变形增长较快,无粘结预应力筋应力呈增长趋势;受火一段时间之后试验板变形增长速度有所减缓,无粘结预应力筋应力呈减小趋势,且这种趋势一直延续到停火后一段时间;停火一段时间之后,试验板有变形恢复趋势,无粘结预应力筋应力水平又有所恢复。在受火过程中试验板背火面经历了水分溢出、水蒸气形成和发展、溢出水干涸及水蒸气消失的过程。在试验炉两侧壁的观察孔观测到有6块试验板发生了爆裂,爆裂发生在预应力度较高、荷载作用水平较低的试验板的邻近支座区域。基于试验结果,试算确定了对流换热系数、辐射换热相当发射率系数、混凝土导热系数和比热的取值,应用ANSYS     

旧路拓宽条件下路基中的附加应力和变形分析

针对渎边公路旧路和新路衔接路基中附加应力的问题,选用连续介质模型进行有限元分析。研究表明,拓宽路堤附加应力产生的沉降主要发生在拓宽部分下面的地基中,而不论是老路堤的水平向附加应力还是拓宽路堤的水平向附加应力影响深度和应力值都较小,反映了水平附加应力作用范围较浅,而地基的变形主要是由于竖向应力产生。     

条形荷载下土工格室加筋砂土路堤模型试验研究

为了探讨不同土工格室加筋方式对路堤应力变形特性和不均匀沉降的控制效果,分别对纯砂路堤边坡和土工格室加筋路堤进行多组模型试验,研究了土工格室焊距、埋深、加筋层数以及压实度对路堤承载力特性和变形特性的影响,同时结合土工格室材料应变的变化规律和加筋路堤的坡面变形状态分析了土工格室加筋路堤的破坏模式。试验结果表明:格室加筋效果随着焊距、加筋深度的减小而增加,随着压实度、加筋层数的增加而增加;土工格室加筋路堤承载力是纯砂的2.5倍左右,提高了路堤的极限承载力,减小了路堤沉降,并且土工格室加筋路堤坡面侧向位移比纯砂路堤减小了75%。     

柔性桩承式加筋路堤桩土应力比分析

针对柔性桩承式加筋路堤,建立了路堤–网–桩–土相互协调共同工作的荷载传递模型,通过改进的路堤荷载传递模型和假定的柔性桩侧摩阻力分布模式分析了路堤土拱效应和桩土相互作用,根据平衡条件推导获得了新的可以考虑土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用三者耦合条件下桩土应力比及桩土差异沉降计算公式。通过工程实例的分析计算,验证计算模型的合理性,并分析了各因素与桩土应力比的关系。结果表明：网上、下桩土应力比均随路堤填土内摩擦角的增加先增大后减小,随桩体压缩模量、路堤填土压缩模量的增加而增大,随桩间土压缩模量、桩间距的增加而减小,且网下桩土应力比大于网上桩土应力比;网上桩土应力比随土工格栅抗拉强度的增加而减小,网下桩土应力比随土工格栅抗拉强度的增加而增大,网上、下桩土应力比差随土工格栅抗拉强度、路堤填土重度和填土高度的增加而增大。桩土应力比和桩土差异沉降理论计算值与工程实例实测值对应较好。     

黄土斜坡地基附加应力

针对黄土斜坡地基,围绕斜坡坡角、基础埋深、临坡距三个因素对斜坡地基附加应力的影响开展了系列探究试验。试验结果表明,斜坡坡角对斜坡地基附加应力影响巨大,坡角越大地基附加应力实测值与理论弹性解Boussinesq解差距越大,从而证明Boussinesq解不能直接用于斜坡地基附加应力计算,应给出相应的折减;小临坡距、大坡角的不同基础埋深试验表明,小临坡距、大坡角基础安全性及稳定性的提高不能依赖于增大基础埋深;关于临坡距的系列探究试验表明,临坡距越小,基础下方土体附加应力不对称性愈发凸出,而随着临坡距的增大,附加应力的不对称性得到明显缓解。为了基础择址不过于保守,同时满足安全性、稳定性的要求,应选择最优临坡距。     

考虑边缘侧墙约束的超长结构温度及预应力效应分析

通过对双向126m两算例的温度应力分析,有侧墙和无侧墙时板中平均温度应力分别约为2.20MPa、0.58MPa,侧墙的存在提供了较大的约束,从而导致板中温度应力的增大;侧墙厚度与温度应力呈正相关,随着侧墙厚度的不断增大,温度应力的增加幅度也随之减小。当曲线预应力筋配筋量为直线预应力筋配筋量的25%时,荷载标准组合下两算例板底跨中及板顶梁边应力峰值基本相同,因而直线与曲线预应力在控制温度应力方面,宜选择曲线预应力。     

压实黄土平面应变方向的主应力特性

对不同含水率压实黄土进行等小主动主应力σ_x的平面应变三轴试验,研究了含水率w及小主动主应力σ_x对加载过程中平面应变方向主应力σ_y特性的影响,根据试验结果提出了描述平面应变方向与其它方向主应力双线性关系的表达式,验证了基于典型强度准则的中主应力公式描述压实黄土σ_y变化的适用性。研究结果表明:在等向固结及初始加载阶段,平面应变方向主应力不是中主应力σ_2,而是小主应力σ_3;平面应变方向主应力比σ_y/σ_x随着主动主应力比R的增大先平缓后快速增大,转折点前后主应力之间分别呈线性和非线性关系;转折点处的主动主应力比Rz大于平面应变方向主应力由小主应力转变为中主应力临界点处的主动主应力比Rc,w及σ_x对Rz的影响较大,对Rc的影响很小。R较小时,w及σ_x对加载过程中σ_y/σ_x几乎没有影响。主应力参数K(=2σ_y/(σ_x+σ_z))与主动主应力比R之间呈双直线;前段为水平直线,K近似为常数Kc;后段为倾斜向上的直线;Kc及直线斜率m与w及σ_x的大小无关。提出的双线性函数能较好地预测压实黄土加载过程中σ_y的变化特性,而仅在土样破坏时,基于Lade-Duncan及SMP准则的中主应力公式的预测值与试验值比较接近。     

路堤荷载下双向增强复合地基荷载分担比及沉降计算

针对路堤荷载下双向增强复合地基受力变形特性,以单桩有效影响范围内的路堤与复合地基为分析对象,引入大挠度环形薄板考虑加筋垫层的“柔性筏板效应”与“拉膜效应”,同时通过假定桩土相对位移模式,考虑地基成层性,从而建立了路堤、水平加筋体、桩体、桩间土协调变形三维模型,获得了路堤荷载作用下双向增强复合地基的荷载分担比及沉降计算方法。采用某工程试验数据对该计算方法进行验证,同时分析了路堤高度、桩帽宽度、筋材抗拉模量对中性点位置、桩土差异沉降以及复合薄板中面最大拉应力的影响,结果表明该方法所求得的荷载分担比及沉降与实测值较为接近,证明了其合理性。     

Shallow hydraulic fracturing measurements in Korea support tectonic and seismic indicators of regional stress

We have conducted five hydraulic fracturing stress measurement campaigns in Korea, involving 13 test holes ranging in depth from 30 to 250 m, at locations from North Seoul to the southern coast of the peninsula. The measurements reveal consistent crustal stress magnitudes and directions that suggest persistence throughout western and southern Korea. The maximum horizontal stress σ_H is oriented between ENE–WSW and E–W, in accord with plate movement and deformation, and with directions indicated by both focal mechanism solutions from earthquakes inland and offshore as well as borehole breakouts in mainland China close to its eastern coast. With respect to magnitudes, the vertical stress is the overall minimum stress at all tested locations, suggesting a thrust faulting regime within the relatively shallow depths reached by our tests. Typically, such a stress regime becomes one favoring strike-slip at greater depths, as is also indicated by the focal mechanism solutions around Korea.     

桩承式路堤“土拱结构”形成演化规律离散元分析

“土拱结构”作为桩承式路堤中的主要荷载传递媒介,对路堤荷载传递和路堤填料位移有显著影响。基于室内模型试验,采用颗粒流软件PFC^2D建立桩承式路堤离散元（DEM）数值分析模型,基于应力主方向、接触力链及路堤填料沉降分布规律对路堤中“土拱结构”形态及其演化规律进行深入分析。研究结果表明：路堤中“土拱结构”随桩土相对位移的增加而逐渐发展并最终趋于稳定,最终的“土拱结构”形态呈0.8倍桩净间距高的抛物线形;路堤填筑高度对“土拱结构”形态、演化规律以及荷载传递效率有显著影响;路堤填料粗糙度、桩净间距及桩梁宽度对路堤荷载传递效率有显著影响,但对“土拱结构”最终形态几乎无影响。     

砂岩裂纹起裂损伤强度及脆性参数演化试验研究

岩石起裂强度σci及损伤强度σcd作为岩石重要的强度特征值,其研究对于分析岩石的渐进破坏过程及预测隧洞脆性破坏有着重要意义。首先采用应变分析及声发射监测方法,研究了两组硬质砂岩试样在单轴及三轴压缩过程中的裂纹演化特征。试验结果表明,试样的侧向膨胀变形及声发射计数值可以较好地反映其内部的裂纹演化情况,二者随着裂纹的萌生积累都表现出一致的阶段性变化规律。同时通过进一步分析应变及声发射曲线中的阶段性变化拐点,确定了砂岩试样的起裂强度及损伤强度值。其中青砂岩平均起裂强度约为其峰值强度的0.42倍,红砂岩平均起裂强度则约为其峰值强度的0.48倍。最后通过对比不同围压下的试验结果,发现两组砂岩试样起裂阶段内摩擦角均小于其峰值阶段,初始φ0约为终值的1/2。由此定义了可反映岩石脆性程度的起裂摩擦水平φ_0/φ,并建立考虑摩擦作用的线性起裂准则。     

初始剪应力对饱和粉土液化特性影响试验研究

为探寻饱和粉土的液化特性,利用GDS空心圆柱仪进行了一系列循环扭剪试验。在初始剪应力τs和循环剪应力τcy共同作用下,试样的最小剪应力τmin=τs-τcy存在3种类型:τmin0,τmin=0和τmin0。试验结果表明:当τmin≤0时,试样的孔压可以达到有效围压,其破坏模式为循环液化;当τmin0时,试样的孔压始终达不到有效围压,其破坏模式为过大的累计应变。饱和粉土的循环强度随着初始剪应力τs与初始有效平均主应力0p′之比值SSR(初始剪应力比)的增加呈现出先减小后增大变化趋势,且SSR=0.1~0.15时的循环强度最低。当SSR≤0.1时,孔压比的发展模式随着循环剪应力比的增加由"快—平稳—急剧"的增长模式向"快—平稳"的增长模式转变;当SSR0.1时,孔压比的发展呈现"快—平稳"的增长模式。     

不同温压环境下深海能源土力学特性离散元分析

深海能源土宏观力学特性与所处温度与水压环境密切相关,明晰温压对能源土力学特性的影响对水合物的安全开采具有重要意义。首先,介绍深海能源土的温度-水压-力学微观胶结模型,用以描述能源土粒间的水合物胶结接触力学特性;其次,将该模型导入至离散元商业软件PFC2D中,开展不同温度与水压环境下的离散元双轴试验;最后,结合离散元双轴试验结果及同已有室内试验结果的对比分析,探讨温度与水压对深海能源土宏观力学特性的影响规律和微观作用机理。结果表明：引入胶结模型的离散元双轴试验可较好地描述深海能源土强度、变形等力学特性随温度与水压的变化关系;温度与水压影响深海能源土宏观力学特性的微观机理是颗粒间水合物胶结强度与刚度同温度与水压间的相关性;建议采用温压距离参数L（在无量纲化的温度-水压坐标平面内,水合物赋存温度与水压点至其相平衡线的最小距离）评价实际复杂温压场下的深海能源土宏观力学特性。     

考虑土拱效应的斜插式桩板墙合理板间距研究

结合高速公路边坡实际工程,采用ABAQUS有限元软件进行三维数值模拟分析; 从考虑板间土拱效应的角度出发,研究了0.2倍板宽、0.3倍板宽、0.4倍板宽、0.5倍板宽4组不同板间距下斜插式桩板墙的板后水平土压力、板后竖向土压力以及板间土拱强度沿横向的变化规律,并结合结构实用性和安全性,提出了斜插式桩板墙的合理板间距取值范围、板间土拱的拱脚位置以及拱顶参数关系。结果表明:斜插式桩板墙在悬臂段中下部相邻板间以板底作为拱脚形成板间竖向土拱,且板后土压力随深度表现为锯齿状分布,水平土压力小于经典库仑主动土压力,竖向应力大于土体自重应力; 板间土拱的拱脚位于斜插板板底,在设计施工时应进行局部加强以提高设计强度; 当板间距取0.3倍～0.4倍板宽时,板间土拱效应明显,板后土压力较小,建议斜插式桩板墙合理的板间距取值为0.3倍～0.4倍板宽; 所得结论有助于斜插式桩板墙结构的进一步优化设计,并产生显著的经济效益和社会效益。     

预应力格栅在加筋土挡墙中的应用与研究

结合湖南长沙潇湘大道上一路堤式加筋土挡墙,计算了不同筋材间距情况下相应的初始应变。同时计算了在相同条件下,未施加预应力与施加预应力墙面侧向位移的差异。研究表明:适当调整筋材间距和控制预张拉筋材初始应变是一种十分经济有效的方法。     

超高无面板式土工格栅加筋路堤现场试验研究

结合在建宜巴高速公路50 m高的加筋填土断面进行现场试验,对超高无面板式土工格栅加筋路堤的格栅变形、垂直土压力、水平土压力、分层沉降以及深层水平位移等内容进行了近2 a的测试,研究超高无面板式土工格栅加筋土路堤的受力、变形规律,分析了其作用机理。结果表明：不同层位土工格栅的最大拉应变出现在离返包面约4~6 m处,格栅应变沿筋长呈双峰值分布,施工期土工格栅应变具有明显的滞后性,且工后1.5 a格栅出现明显的收缩回弹;土工格栅的存在对土压力分布具有明显的调整作用,格栅末端附近实测垂直土压力值略超过理论值,中间和近坡面部位实测土压力值小于理论值;水平土压力沿路堤高度呈非线性形式分布,路堤中部的水平土压力值略大于顶部,其值小于主动土压力;分层沉降量在施工期存在较大波动,在垂直高度上,上部和底部偏小,中下部偏大;深层水平位移随着深度的增加逐渐减小,填土结束后深层水平位移仍有一定程度增大。