戈壁碎石土地基原状土掏挖基础抗拔试验研究

在甘肃和新疆的7个试验场地完成了40个戈壁碎石土地基原状土扩底掏挖基础抗拔试验,得到了基础抗拔荷载-位移特性。结果表明,上拔荷载作用下,戈壁碎石土地基掏挖基础具有良好的抗拔承载性能,荷载-位移曲线呈大致相同变化规律,可分为扩大端土体被压密的弹性阶段、土体剪切变形至塑性区贯通的弹塑性阶段、滑动面形成至破坏的3个特征阶段。根据基础荷载-位移曲线,采用双切线交法确定了试验基础极限上拔承载力。基于土体滑移线场理论和Mohr-Coulomb强度准则,引入抗拔土体圆弧滑动面假设,推导了戈壁掏挖扩底基础的抗拔承载力理论计算公式,并将试验结果与理论计算结果进行了对比分析。     

组合荷载作用下输电线路掏挖基础承载特性数值分析

输电掏挖基础的承载特性是输电线路基础设计和施工中的一个关键问题,它通常会承受上拔与水平荷载的共同作用,现有的理论研究已不能满足工程实际应用的需要。利用有限元软件ABAQUS对在H-V荷载平面内输电线路掏挖基础与周围地基土体共同作用体系的弹塑性有限元模型进行数值计算分析,在改变土参数条件下,研究了3组埋深比的输电掏挖基础的承载力特性与破坏模式,绘制H-V荷载平面内的破坏包络线,研究其变化规律与趋势,并给出破坏包络线的具体方程。     

索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础。将室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行分析,并研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明：数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。     

基础尺寸对碎石土地基扩底基础上拔承载力影响的现场试验研究

影响基础上拔承载能力的因素包括地基土物理力学参数及基础尺寸参数,而确定混凝土方量最小、基础上拔承载力最大的基础参数配比是基础优化设计的关键。以戈壁滩碎石土地基中的原状土扩底基础为研究对象,采用正交设计方法,以立柱直径、深宽比、扩展角为影响因素,以基础上拔承载力为分析指标,设计出9组尺寸的足尺基础。通过现场试验,获得了各试验基础的荷载位移曲线和上拔承载力值,提出了采用渐变率的概念表征荷载位移曲线的非线性变化特征,通过分析发现基础荷载位移曲线渐变率与承载能力呈负相关。结合正交试验分析结果,得出立柱直径、深宽比、扩展角3个因素中对碎石土地基原状土扩底基础抗拔承载能力的影响程度由大到小依次为深宽比、立柱直径、扩展角,表明在戈壁滩碎石土地基基础的工程设计中增加深宽比能提高基础抗拔承载能力。     

嵌岩扩底抗拔桩承载特性现场试验研究

依托国网路平―富乐500 kV双回线路工程中嵌岩抗拔桩极限载荷试验,针对其中3根嵌岩扩底抗拔桩,对其桩顶荷载位移关系曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力等特性进行分析。结果表明,对所处岩土层相同、桩长接近的抗拔桩,嵌岩扩底抗拔桩较等截面桩不但能够显著提高极限抗拔荷载,而且能够有效降低桩顶位移。扩大头所处岩层性质对其所能提供的抗拔力影响较大,处于中风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力要显著大于位于强风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力。对同为扩底型的嵌岩抗拔桩,桩长较短时,扩大头提供的抗拔力占桩体极限抗拔荷载的比例更高,扩大头的扩底作用更显著。对于扩大头位于中风化岩层且扩大头上部等截面段具有一定厚度的黏土层与强风化岩层的抗拔桩,其等截面段与黏土层、强风化岩层接触部分极限侧摩阻力可在规范建议标准值的基础上,根据工程实际适当提高。     

浅埋盾构隧道地基弹簧刚度的求解方法

把浅埋盾构隧道简化为半无限平面的挖孔问题,采用平面弹性理论的复变函数方法,推导了反应位移法中浅埋盾构隧道地基弹簧刚度的解析公式。设定不同的埋深和土体泊松比,计算了隧道周边的压缩和剪切地基弹簧刚度,讨论了隧道埋深和土体泊松比对刚度的影响,以及压缩和剪切地基弹簧刚度的关系。结果表明：浅埋隧道与深埋隧道的地基弹簧刚度存在差异;隧道埋深和土体泊松比对地基弹簧刚度的大小和分布规律影响很大;浅埋隧道的剪切与压缩地基弹簧刚度之比沿隧道周边变化。     

基于粒子图像测速的锚板抗拔破坏机理试验研究

锚板拉拔过程是板与周围土体相互作用的过程,研究锚板周围土体的变形破坏机制对锚板抗拔力的预测具有重要意义。基于粒子图像测速（PIV）技术开展了一系列锚板拉拔试验,试验结果表明：PIV技术可以有效地捕捉到不同砂土地基密实度和锚板埋深条件下锚板拉拔过程中周围土体的变形破坏模式。PIV位移场分析结果显示：锚板埋深较浅时,松砂地基中破坏模式呈现直面破坏,密砂地基中呈现斜面破坏;锚板埋深较大时,松砂地基中土体内部锚板上方形成灯泡形影响区,密砂地基中呈现曲面破坏。PIV应变场分析结果表明：无论砂土地基埋深如何,松砂地基中形成的剪切应变带与水平面夹角为45°+φ/2,密砂地基中形成的剪切应变带与垂直面夹角约为φ/4。     

考虑土抗力的掏挖基础数值模拟及回归分析

随着送电线路工程大量采用掏挖基础及人工挖孔桩基础,原状土基础研究也越来越深入.《架空送电线路基础设计技术规定》对同样深度的掏挖基础和挖孔桩基础设计原则规定有很大的不同.因此,需要通过对掏挖基础与周围土体的耦合数值计算,探讨原状土基础的受力机理及土体抗力分布,从而更直观地反映掏挖基础与土体的相互作用.利用ANSYS平台建立参数化数值模型,得到相同地质条件不同柱长基础在考虑土抗力时的结果.对该类结果进行数学统计分析,并对不同的受力机制进行比较,总结得出露头、柱长和土抗力的关系,获得较为准确的基础受力分析数据,为规范的制定和实际工程设计提供依据.     

单叶片全尺寸螺旋锚桩竖向拉拔试验研究

对叶片镶嵌有微型土压力盒的自制全尺寸单叶片螺旋锚桩进行竖向拉拔试验,记录不同埋深下安装扭矩、桩身位移和叶片表面土压力随上拔荷载的变化情况。分析安装扭矩、极限抗拔承载力与埋深比三者之间的相互关系,并初步探究螺旋叶片表面的土压力分布规律。结果表明,在试验研究范围内,安装扭矩和极限承载力都随埋深比的增加呈线性增大,二者受共同因素影响,线性相关程度明显;在上拔过程中,叶片上表面土压力增量从根部到边缘呈逐渐增大趋势,下表面土压力增量则远小于上表面,且大部分区域压力基本保持不变,少数边缘区域增大;叶片上下表面土压力合力随上拔荷载的增加而增大;桩土之间摩阻力的发挥则呈抛物线形,当上拔位移达到土体破坏极限位移量时,摩阻力达到峰值,而后逐渐减小到零;可以通过叶片表面土压力的分布来计算螺旋锚桩的拉拔承载力。     

单向冻结条件下扩底桩抗冻拔能力试验研究

采用单向冻结的方法,针对季节冻土区扩底桩的抗冻拔能力,分别选取不同扩角(无扩角直桩、45o、60o、70o)和不同埋深(240、290、340 mm),以及不同扩底直径(74、98、114 mm)的扩底桩开展室内试验研究.根据试验及计算结果,3组试验的最终冻结深度分别为19.51、14.36、14.80 cm.不同扩角...     

上海东海大桥大乌龟近岛段工程地质评价

针对在上海东海大桥施工勘察中存在的主要工程地质问题,以大乌龟近岛段PM451墩为例,根据钻探成果和高分辨率地震资料,对桥墩位处岩层分布特性及岩面起伏变化状况,强风化岩层、球状风化体(孤石)、断层破碎带等不良地质现象进行了分析,并运用现代计算机技术,绘制了PM451桥墩处海水面下基岩起伏面立体图,明确了嵌岩桩的合理持力层顶面标高和嵌岩桩承载力,为实际工作提供了科学依据。     

逐级改变有限元计算参数分析软土地基的稳定性

目的提出综合处理后的软土地基在分级加载作用下逐级改变有限元计算参数,分析软土地基稳定性的计算方法和模型参数．方法利用理论计算或现场监测结果确定下一级荷载加栽前软土地基相对于最终沉降量所达到的固结度,根据固结压力与固结度,利用室内试验结果获得计算参数,输入有限元计算软件中相应的施工步骤中,作为评价下一级荷载时软土地基的稳定性．结果将逐级改变计算参数和采用固定不变计算参数的计算结果与实测结果比较,逐级改变计算参数的计算结果表明,竖向位移、侧向位移与实测结果很接近．而采用固定不变的计算参数计算结果竖向位移最大差值达42．5cm,侧向位移最大差值达8cm,与实际工程不符．结论逐级改变计算参数时更接近工程中的实际情况．所提出的计算方法和试验所确定的模型参数为今后类似工程的设计、计算提供参考依据．     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明：满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%~20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4~0.45倍基坑深度。     

岩石节理多层结构模型研究

为了研究节理细观形态对其宏观力学性状的影响,据岩石节理分形特点,将节理面分解为不同层次细观结构面,节理破坏拟为粗糙度分层渐进破坏的过程,基于Plesha本构建立了岩石节理多层结构模型.模型将粗糙度定义为等效起伏角,力学响应发生在最底层（基本面）,结构面受力性状由下层结构面平均化得到,基本面破坏后,其上层结构面转化为基本面.模型考虑了弹性变形、滑动变形、磨损、剪断、压碎、分离等作用机理,能模拟剪胀、应变软化等现象,能考虑单调及循环剪切效应.采用ABAQUS的用户子程序UEL进行了模型验证与参数分析.计算表明：峰值剪切应力随着结构层次的增加而增大;在结构层次不变时,等效峰值摩擦系数随法向应力的增大而减小;剪切应力终值由基本摩擦角控制;剪应力 位移曲线形态取决于粗糙度结构特性;模型中刚度系数对剪切性状影响很小.