饱水沥青路面动力响应的空间分布分析

水-荷载的耦合作用是沥青路面早期损坏的主要原因之一。首先基于饱和多孔介质理论,建立饱水沥青路面动力响应分析的三维有限元模型,并给出了荷载作用形式、边界条件和材料参数;而后对比分析了动态荷载作用下,饱水沥青路面和无水沥青路面的竖向位移、竖向应力、剪应力和孔隙水压力的空间分布情况。结果表明,与无水状态相比,饱和状态下沥青路面的应力场和位移场都发生了变化,且出现了较大的孔隙水压力的正负逆转,这种孔隙水压力的反复作用将导致集料和沥青粘结的破坏。     

有压冻融土体孔隙水压力变化试验研究

基于室内试验,开展了周期温度边界和上覆荷载共同作用下土体内部孔隙水压力变化及变形发展规律研究.结果表明：土体内部孔隙水压力的变化同时受到温度、上覆荷载以及冻融周期等因素的综合影响.融化过程中,孔隙水压力在短时间内快速增大后消散.冻结过程中,孔隙水压力先增大后减小.孔隙水压力变化幅度随上覆荷载的增大而增大,在冻融周期为8 h温度边界条件下,上覆荷载由50 kPa增加至150 kPa,试样高度77 mm处孔隙水压力平均变化幅度由13.4 kPa增加至46.0 kPa.冻融周期越大,孔隙水压力的变化幅度越大.在周期温度边界和上覆荷载共同作用下,试样竖向变形呈现阶梯型发展趋势,且量值主要受上覆荷载影响.荷载相同时,冻融周期对试样最终竖向变形值影响较小,上覆荷载为100 kPa时,冻融周期4 h和8 h温度边界条件下试样的最终竖向变形分别为10.5 mm和11.2 mm.     

自由场地液化响应特性的离心机振动台试验

利用ZJU-400土工离心机振动台,对相对密度为40%的福建中细砂自由场地模型,进行5次动态加载的液化试验.分析试验中土的动力特性和地震动特性,得到土体不同深度范围内加速度、超静孔隙水压力随时间的发展规律,以及土体加速度、沉降与超静孔隙水压力增长之间的关系,增强了对地震过程中土体加速度、沉降与孔隙水之间相互作用的理解.结果表明：场地放大作用受超静孔隙水压力增长和土体软化的共同作用,液化破坏了土颗粒的联结强度和结构稳定性,再次沉积形成的结构不稳定易再次液化|峰值过后切应力对超静孔隙水压力增长仍起到不可忽视的作用;土体超静孔隙水压力增长和土体沉降是外荷由土颗粒到孔隙水再到土颗粒传递的结果|液化后固结完成,场地土体自振频率增加;基于剪切波速确定CRR曲线的方法是合理的.     

饱和土体中衬砌隧道在移动荷载下的动力响应

为了研究移动点荷载作用下饱和土体全空间中圆形衬砌隧道的三维动力响应,采用解析方法进行求解.用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质模型模拟土体.引入两类势函数表示土骨架和孔隙水的位移,在不同环向模态下利用修正Bessel方程求解各势函数.结合边界条件,得到频率-波数域内衬砌和土骨架位移、孔隙水压力的解答.对各模态下的解答求和,并进行双重Fourier逆变换得到时间-空间域内的动力响应.通过算例分析荷载速度、土体渗透性等对位移及土体孔压的影响.结果表明：饱和土体中衬砌隧道系统存在临界速度,该速度与土体剪切波波速很接近;位移场和孔压场分布受荷载速度、土体渗透性影响较大;随着土体渗透性增大,土体孔压减小;高速荷载时的位移响应频谱与低速荷载时的差别很大．     

饱和土体中衬砌隧道在移动荷载下的动力响应

为了研究移动点荷载作用下饱和土体全空间中圆形衬砌隧道的三维动力响应,采用解析方法进行求解.用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质模型模拟土体.引入两类势函数表示土骨架和孔隙水的位移,在不同环向模态下利用修正Bessel方程求解各势函数.结合边界条件,得到频率-波数域内衬砌和土骨架位移、孔隙水压力的解答.对各模态下的解答求和,并进行双重Fourier逆变换得到时间-空间域内的动力响应.通过算例分析荷载速度、土体渗透性等对位移及土体孔压的影响.结果表明:饱和土体中衬砌隧道系统存在临界速度,该速度与土体剪切波波速很接近;位移场和孔压场分布受荷载速度、土体渗透性影响较大;随着土体渗透性增大,土体孔压减小;高速荷载时的位移响应频谱与低速荷载时的差别很大.     

地震动荷载作用下尾矿坝动力分析

为了研究拟修建的某尾矿坝的动力响应,本文结合该尾矿坝的勘察资料,对其进行两种地震动输入下的动力特性进行分析。综合分析了有效应力、动位移、永久位移、应力水平、水平加速度放大系数等物理量的分布及变化规律,对尾矿坝在两种地震动作用下的抗液化能力进行了评价。结果表明,该尾矿坝在上述动荷载作用下应力水平较低,具有较大安全储备,且坝内孔隙水压力维持在合理范围,坝内土单元不会发生液化。     

动荷载下土体温度和孔隙水压力的变化规律

动荷载对土体的挤压作用能够改变土体内部孔隙的大小,进而导致土体内部孔隙水压力发生变化.为了验证该物理过程,通过模型试验,研究冻融循环作用下无荷载和动荷载时土体温度和孔隙水压力的变化规律.结果表明,冻融循环作用下,当外部温度达到最高值时,土体上部0~10 cm和底部20~40cm范围内的等温线密集,温度梯度较大,而10~20 cm范围内的等温线较稀疏,温度梯度较小;当温度达到最低值时,土体内部等温线分布均匀.在无荷载条件下,土体内部孔隙水压力随冻融次数增加呈增大趋势,动荷载条件下亦呈现同样规律.动荷载引起土体内部孔隙水压力在冻融过程中发生变化,在冻融初期,振动底板下方5 cm范围内的孔隙水压力为正值,其他区域为负值.随着冻融循环次数的增加,振动底板下方正孔隙水压力的范围扩大到10 cm,而且在振动底板下方20 cm处出现高孔隙水压力区域.     

高填方后处理复合路基荷载传递机理

目的 研究高填方后处理复合路基在施工和服役过程中的荷载传递机理和变形规律,为高填方后处理复合路基的优化设计提供理论依据.方法 针对高填方路基后处理成孔注浆施工过程及路基使用特点,采用ABAQUS有限元软件,建立了高填方路基后处理复合地基的数值分析模型,模拟研究了高填方路基后处理复合地基中孔隙水压力、有效应力以及无砂混凝土小桩侧摩阻力、桩身轴向应力的分布特征及发展变化规律.结果 高填方后处理复合路基不仅能够有效消散土体中的超空隙水压力,而且能将高填方路基荷载传递至深层土体,对控制路基使用过程中的沉降变形效果显著.结论 高填方路基后处理技术可显著减小成孔施工过程中填方产生的超空隙水压力,并且竖向增强体与路基所形成的复合路基能够有效传递荷载,减小路基工后沉降变形.     

基于多孔介质理论的饱和土中球形空腔的稳态响应

将土体视为液固饱和2相多孔介质,利用多孔介质理论描述饱和土的宏观力学行为,运用势函数和贝塞尔函数的性质求解了饱和土体中球形空腔的稳态响应问题,得到了简谐动荷载作用下球形空腔的径向位移、径向应力和孔隙水压力的解,分析了饱和土液固耦合系数对球形空腔稳态响应的影响,并分析了径向位移、径向应力和孔隙水压力沿半径方向的消散规律.     

移动荷载下加筋道路系统的动力响应

将加筋道路的面层简化为弹性梁，加筋地基作为横观各向同性体，同时考虑了下卧土层孔隙水的影响，用半解析法对在匀速移动条形线荷载作用下的加筋道路体系的动力响应问题进行了研究.由忽略土粒压缩和土体自重的Biot波动方程出发，对荷载进行Fourier级数展开，假设了响应函数的级数形式，结合边界条件，由待定系数法求解了考虑固液耦合作用的加筋道路在移动荷载作用下的土体位移、有效应力及孔压表达式.求解过程中考虑了面层和加筋地基之间的相互作用，并假设两者在接触面处竖向位移相等.通过计算，分析了加筋率、筋材模量、荷载移动速度等对路面竖向位移的影响.数值分析结果表明，当加筋率在0.010～0.022时，对加筋效果的影响较大；加筋道路路面竖向位移随着荷载移动速度的增大而增大，达到峰值后迅速减小.     

黏弹性饱和土体中圆形隧洞动力相互作用

基于Biot波动方程，采用渗流力学耦合模型，研究了任意荷载条件下黏弹性饱和土体中半封闭圆形隧洞衬砌 土动力相互作用问题.考虑衬砌材料和土体的多孔性质，隧洞处于半封闭状态，边界部分透水.通过引入4个势函数，并利 用Helmholtz分解原理，在Laplace变换域中得到任意响应模式下的应力、位移和超孔隙水压力解答.利用Laplace数值逆 变换在时间域中得到瞬时、移动等响应模式条件下的数值结果，并讨论了衬砌和土体的相对刚度对隧洞动力响应的影响. 结果表明：不同模式下隧洞的应力、位移和孔隙水压力响应有很大差异，且随相对刚度的增大而减小.     

循环荷载下郑汴物流通道粉土路基的液化特性

在高等级公路和市政道路的建设中,如果遇到特殊地基处理不当往往会导致强度问题和沉降变形问题,影响道路的正常使用.鉴于此,利用动三轴进行室内试验,分析郑汴物流通道的路基施工过程中土体变化的规律.试验采用美国GCTS公司生产的STX-200双向动三轴仪进行,建立循环荷载次数、荷载频率、围压、轴压、偏应力等影响因素的郑汴物流通道软土路基的液化特性研究.试验结果表明,低频循环动载下土体的应力-应变曲线变化幅值小,高频循环动载下土体应力下降快且变化幅值大;随着循环次数增加,土体的孔隙水压上升加速,有效平均压应力减小幅值逐渐增大;粉土试样孔隙水压力变化随循环次数的变化而变化.     

高速铁路CFG桩筏复合地基现场测试研究

基于沉降控制设计理念,沪宁城际铁路路基试验段采用CFG桩筏复合地基。为探索其沉降控制机理和承载特性,对路基沉降变形、桩土应力分布、超孔隙水压力消散等进行了长期观测,获取了一些客观的数据。分析了路堤荷载作用下复合地基沉降、土体侧向变形、桩土应力沿路基横向分布以及孔隙水压力随时间变化规律,探讨了桩土应力比与荷载分担比变化规律。为CFG 桩筏结构在高速铁路软基处理中应用进一步理论研究与设计优化提供试验依据。     

矩形顶管施工引起的土体超孔隙水压力分布研究

借鉴盾构隧道中扰动区域的计算方法,推导出矩形顶管施工对土体的扰动范围;运用应力释放理论及应力传递理论,推导了矩形顶管隧道周围土体任意一点的超孔隙水压力计算公式;通过算例分析矩形顶管施工产生的土体超孔隙水压力分布规律.研究结果表明:隧道顶部与隧道底部超孔隙水压力分布规律相近,都为凹曲线,但隧道顶部到超孔隙水压力值为0的地表处距离更长,因此曲线分布更缓;隧道底部到扰动边界的距离更短,因此曲线分布更陡;随着埋深增加,隧道周围土体超孔隙水压力数值变大,呈上小、下大分布.     

渗流－应力耦合下深埋引水隧洞变形稳定性分析

隧洞开挖过程中,地下水渗流作用引起围岩应力重分布,其对围岩稳定性的影响不容忽视．依 托日照市沭水东调引水隧洞工程,基于渗流－应力耦合理论,利用ＭＩＤＡＳ－ＧＴＳ有限元分析程序,对 有无渗流作用下隧洞的开挖过程进行仿真分析,得出了隧洞开挖过程中围岩孔隙水压力分布及围 岩变形规律．计算结果表明：开挖使一定范围内的围岩孔隙水压力降低,并导致围岩内孔隙水压力 呈环形带状分布;渗流－应力耦合下围岩位移空间分布规律与未考虑孔隙水压力时相似,耦合作用 对拱顶的竖向位移影响最大．     

波浪荷载作用下海床的液化及参数分析

为研究波浪荷载作用下海床的液化和其主要影响因素,基于线性水波理论和Biot波动理论,得到波浪荷载作用下海床土体中孔隙水压力和有效应力的解析表达式。以海床的液化深度作为主要评价指标,选择合适的液化判别方法,通过算例分析得出海床在不同水波和土体物理力学性质参数时的瞬时液化深度。结果表明:水波和海床的物理力学性质对海床液化深度影响较大,如水波的周期、水深、海床土体的强度、渗透率、泊松比、流体的压缩性等,其中波浪周期和海床的剪切模量、渗透率对海床的液化深度影响最大,其他参数在一定变化范围内对海床的瞬时液化影响较为明显。根据数值分析结果,提出了海床液化的防治措施。     

砂土中裙式吸力基础水平循环承载特性的影响因素分析

吸力基础作为海上风电工程的基础主要受到风、波浪和洋流等产生的水平循环荷载作用,因此提高其水平循环承载力和控制侧移是保证风机正常运行的关键。采用有限元分析软件Z_SOIL对饱和砂土地基中的裙式吸力基础开展水平循环加载数值分析;考虑到土体小应变阶段刚度增大的特性,土体选用刚度与应力相关的小应变硬化模型（HSS模型）;重点分析和讨论了循环荷载比、加载高度、加载方式和加载顺序对基础循环累积位移和刚度的影响。研究发现：当循环荷载比小于0.5时,基础累积位移很小,基础循环割线刚度随循环振次变化不明显;当循环荷载比大于0.5时,循环加载过程中基础周围砂土地基被挤密实,导致基础循环割线刚度随循环振次增加而增大,卸荷后基础残留较大塑性变形。裙式吸力基础的循环割线刚度随循环荷载比和加载高度的增加呈线性关系减小,基础水平及竖向累积位移则逐渐增大。3种加载方式下,基础水平累积位移从大到小排序为单向荷载、不完全对称荷载、双向对称荷载;竖向累积位移从大到小排序为双向对称荷载、单向荷载、不完全对称荷载。当循环荷载由大到小变化时,基础的水平和竖向累积位移均大于荷载由小到大时的情况,说明前期加载历史对基础后期变形有重要影响。     

路堤荷载下现浇筒桩复合地基性状分析

为了提高软土地基的稳定性和减少路基沉降，进行了现浇筒桩复合地基工作性状研究.通过对现场测试数据的分析，得到了复合地基顶部桩土平均应力随填土时间的变化曲线，研究路基中心和桩顶沉降随填土时间变化规律，并讨论了孔隙水压力随时间消散曲线和侧向位移沿深度变化规律.研究结果表明，桩间土平均应力随填土时间增加先增大后减小，而桩顶平均应力持续增大.复合地基的沉降随深度增加而递减，沉降主要发生在小于4 m深度范围内.地基侧向位移沿深度变化较小，筒桩及土工格栅的联合加固效应明显，侧向位移有回缩现象.     

火电厂粉煤灰的动力特性与灰坝平面有效应力动力分析

本文研究了粉煤灰的动力性质,进行了灰坝的平面有效应力动力计算。得出了动剪切模量、动阻尼比的计算公式和动孔隙水压力数学模型,建议了一个计算灰坝地震反应的有效应力法。该法不仅能考虑动剪应变与动力特性的非线性关系,而且还能够考虑动孔隙水压力的增长对土体的软化作用,能够求出地震过程中坝的加速度、动应力、动应变、动孔隙水压力随着时间的发展及液化的开始和发展的过程。     

基于粒子图像测速的高含水率软土真空预压试验

为了更加直观地研究真空预压过程中土体的固结变形规律,采用粒子图像测速技术（PIV）,开展高含水率软土真空预压模型试验,观测真空预压过程中塑料排水板（PVDs）周围土体位移场的变化. 结果表明：排水板周围土体产生了水平方向的位移,且随着真空预压的进行,产生水平位移的范围不断扩大;排水板近处的土体以水平位移为主,主要发生径向固结,距排水板远处土体以竖向位移为主,主要发生竖向固结,并因此形成了排水板处土体凸起而远处下沉的“土桩”现象. 结合孔隙水压力值监测结果,认为土体中不同区域的径向固结存在差异,距离排水板近处的土体排水固结更快. 另外,对于距离排水板15 cm范围内的土体,通过径向位移计算得到的固结度大于通过孔隙水压力值计算得到的固结度.