冲击荷载作用下饱和软粘土的一些性状

在己有对饱和软粘土再固结性状研究的基础上，重点讨论饱和软粘土在偏压应力状态下的再固结性状、土性及塑性指数对再固结变形的影响、冲击荷载作用下超固结土的孔压和变形性状、残余孔压与剪应变之间的相互关系及其变化机理、扰动固结问题以及偏压应力状态下地基土沉降和强度计算等问题。     

变荷载下软粘土非线性一维固结半解析解

由于变荷载下软粘土非线性一维固结问题求解的复杂性,除了某些特殊情况,其解析解一般很难求得。本文建立了求解变荷载下软粘土非线性一维固结问题的半解析方法,编制了计算程序,并通过对单级等速加荷情况的计算,得到了有关固结曲线,由此对软粘土地基在变荷载下的非线性一维固结性状进行了分析。     

循环荷载作用下饱和软粘土非线性一维固结

根据饱和软粘土地基非线性一维固结理论，针对单层饱水地基模型，运用Laplace变换求解了在循环荷载作用下的单层饱水地基一维非线性变形问题；通过Laplace逆变换，即可计算单层饱水地基在循环荷载作用下的非线性一维固结。结合单层地基在几种常见循环荷载作用下固结变形的算例，对解进行了探讨，揭示了循环荷载作用下单层饱和软粘土地基非线性一维固结的特性，得到了一些可用于指导工程实践的有意义的结论。     

半解析法在成层软粘土地基固结问题中的应用

软粘土地基变形的重要特性之一，是其具有粘滞性，由于粘滞性的存在，土体在固结过程中变形呈现出次时间效应，同时，天然地基有成层性的特点，在建立了一个成层软粘土地基模型的基础上，提出了求解变荷载下成层软粘土一维固结问题的半解析方法，编制了相应的计算程序。通过在单层情况下与已有的解析解的比较，证明半解析方法的正确性和有效性，最后给出一个算例，得到了有关的固结曲线，揭示了成层软粘土地基的固结特性。     

淤泥质粘土在冲击荷载下固结机理研究及应用

越来越多的理论研究和工程实践表明，动力排水固结法加固淤泥质饱和软粘土地基是行之有效的。其实质是在淤泥质饱和软粘土层上铺设渗透性能好的素填土或碎石土，在冲击能作用下形成“硬壳层”，该硬壳层充当冲击能量向深部饱和软粘土传播应力的载体，土体中被冲击荷载激发出来的孔隙水沿着布置在软土地基中的空间排水网络排出，土体得以固结，强度提高。围绕动力排水固结法加固淤泥质饱和软土地基的加固机理和施工工艺这一课题，利用土动力学方面的分析手段进行了如下系统的研究：(1)评价了广西钦州港淤泥质饱和软粘土的工程特性，并对强夯处理前后土的物理力学指标之间的相关关系的变化作了比较。提出了室内动力固结试验装置的设计思路，并验证了改造后的动力固结装置模拟现场动力排水固结施工的可行性。在室内试验的基础上，对冲击荷载作用下的饱和软粘土的冲击应力、孔压和变形规律进行了系统的研究，提出了饱和冲击能量、合理冲击击数、冲击遍数、冲击能量大小和施加顺序等施工工艺要素的确定方法。(2)就排水措施的使用、不同固结状态以及固结围压大小几个方面对原状土样和重塑土样在冲击荷载下的动态响应特性的影响进行室内试验，发现原状土样与重塑土样在动态响应上的异同，指出由于软土具有一定的结构性，不能完全依赖重塑土试验来研究软土的动力特性，但重塑土表现出的一般的规律性对原状土的研究具有重要的参考价值。(3)通过室内试验的研究发现：淤泥质饱和软粘土在冲击荷载作用下孔隙水压力符合双曲线型发展模式，而轴向变形的发展模式用对数-双曲线型式加以拟合则更趋合理。并且给出用与切线模量相关的标准确定加工硬化型应力-应变关系曲线的破坏点的方法，提供了利用任意固结度下的应力路径求解不排水抗剪强度的计算公式。(4)引入双屈服面弹塑性本构模型和动态形函数的概念，用显示积分法求解Biot动力固结有限元方程，编制了相应的计算程序DCFEM，对单击荷载下饱和软粘土的动态响应特征进行数值模拟。计算结果表明，应力波在土体中是按竖立的椭球面传播的，数值计算结果、室内试验结果与现场测试三者之间较为吻合。(5)对本文研究成果进行总结，按照本文室内试验结果，结合已有的成果，给出了动力排水固结法加固淤泥质饱和软粘土地基的加固机理和施工工艺。     

列车荷载作用下饱和软粘土层内的力学响应

：研究列车移动荷载作用下饱和软粘土中产生的应力和孔隙水压力，应用拉普拉斯变换求出在该条件下的控制微分方程，把弹性地基Timoshenko梁及其在移动荷载作用下的动力解而计算得到地基表面与路堤之间的反力看成地基表面的荷载作为边界条件，给出移动往复荷载作用下饱和软粘土层内的半解析解。     

循环荷载下半透水边界粘弹性一维固结解析解

针对单层粘弹性地基模型,对循环荷载傅立叶级数展开,由固结方程求得循环荷载作用下半透水边界饱和软粘土一维固结解析解,并通过边界转换,可以得到任意边界地基在任意随时间变化的荷载作用下的孔压变化情况,研究的成果为软粘土地区的工程建设提供重要的指导。     

循环荷载作用下饱和软粘土特性试验研究

利用应力控制的循环三轴试验 ,研究分析了循环应力比、加荷周数、频率及超固结比对循环荷载作用下杭州市正常固结饱和软粘土应变和孔压的影响 ,确定了杭州市正常固结饱和软粘土的临界循环应力比和门槛循环应力比 ,得出了一些有益的结论。     

循环荷载作用下粘弹性地基一维固结沉降

针对单层粘弹性地基模型,对循环荷载作傅立叶级数展开,求得循环荷载作用下不透水（透水）边界饱和软粘土一维固结沉降解析解。通过固结沉降分析,结果表明：在循环荷载作用下,地基中各点的沉降相对荷载有滞后发展现象,流变性越大,滞后越明显;相对于弹性地基,粘弹性地基的沉降要大,达到稳定的时间越长。流变性对固结的作用主要发生在中、后期。     

饱和粘土地基排水固结法土坡稳定分析的讨论

本文采用有效应力法计算地基在填土前的抗剪强度,提出了饱和软粘土地基在填土前地基中可能已存在孔隙水压力,因而在土坡稳定分析中,地基土自重产生的抗滑力与地基固结度有关的观点,并根据太沙基公式推导了饱和粘土地基排水固结法土坡稳定分析的新公式.     

长期往复荷载作用下近海饱和软黏土强度和刚度的弱化特性

长期往复荷载作用下,饱和软黏土强度和刚度的衰减是近海桩基础设计必须考虑的,利用带弯曲元的循环三轴仪对原状饱和软黏土进行了一系列等向固结和非等向固结条件下不排水单调和循环加载三轴试验,并在循环加载过程中通过弯曲元测试土体剪切波速。试验结果表明,在相同的固结条件下,随循环次数的增加和动应力比的提高土体的强度和刚度衰减显著;在相同动应力比作用下较小的有效固结应力和偏压固结减缓了土体刚度的弱化。已有的相对偏应力水平参数不能反映不同固结条件下近海饱和软黏土强度和刚度循环弱化特性,为此引入了动偏应力水平参数,考虑了有效固结应力、固结静偏应力、动偏应力的相互影响,利用动偏应力水平对饱和软黏土的强度和刚度循环弱化特性进行描述。     

An Experimental Investigation of a Shallow Skirted Foundation Under Compression and Tension

Shallowly embedded skirted foundations are an attractive alternative to piles for jacket structures and buoyant facilities as they can resist uplift but are cheaper to install than deep foundations. Bearing capacity of shallow skirted foundations in compression is moderately well understood while there is still considerable uncertainty over uplift capacity, particularly for loading sustained over a period of time. This paper reports results from beam centrifuge tests on a shallow skirted foundation in clay, subjected to uplift and compression. Rapid and sustained loading is considered and the effects of consolidation stress level and stress history on undrained capacity and sustained load response are reported.     

粘弹塑性地基上基础基底反力的计算

本文采用粘弹塑性力学模型和八节点等参元方法,对圆形基础反力进行了有限元分析。为了验证理论分析的可靠性,进行了重塑粘土地基上的圆形刚性压板试验,并和北京、上海等地高层建筑箱形基础基底反力实测结果进行比较。结果表明,根据本文提出的力学模型与计算方法得出的基底反力比较符合实际。     

超大次循环荷载下超固结黏土的长期不排水力学特性研究

风、波浪等荷载具有超大循环次数的特征,极大影响黏土的长期不排水动力特性,是黏土地基基础设计的关键问题之一。针对现有动力试验荷载循环次数不足的现状,以超固结度为4的重塑土试样为研究对象,开展了一系列不排水三轴动力试验,研究了在超大次(比如超过10~6次)循环加载情况下黏土的相关特性。试验结果表明,在对称循环加载作用下,饱和黏土存在循环应力比门槛值为0.44~0.48。在循环加载初期,试样的轴应变及孔压的变化与前人对黏土动力试验研究结果一致。然而,随着循环加载次数的增加,动轴向应变减小,累积轴向应变增加;尤其是加载过程中由正孔压降低到负孔压。针对这一新的发现,增加了一个超固结土的蠕变试验结果进行了分析解释,为研究超大次循环荷载下超固结黏土的长期不排水力学特性的机理提供了新的思路。     

连续梁负弯矩钢筋分批切断时延伸长度试验研究

通过对６个足尺约束梁正负弯矩过渡段和两个悬臂段的静力试验，研究了负弯矩钢筋分批切断时延伸段的受力性能。在对延伸段上钢筋应变分布进行细致测定的基础上，结合对斜裂缝发展状况及规律的考察，分析了不同剪跨比下钢筋延伸段的受力特点，获得了一系列新的认识。发现现行设计规范规定的延伸长度在剪跨比大时取值不足，剪跨比小时又裕量较大，为分批切断钢筋时延伸长度的合理取值提供了理论和试验依据。     

地基内特定非线性域的子结构凝聚分析

地基内常有一些明确的软弱破碎带,在分析中需考虑其非线性影响,但其余广大的区域仍可按弹性域分析。为简化分析工作,可将弹性域作为子结构,另行分析,然后再与非线性域进行耦合分析。本文扼要论述这一分析法的概念和步骤。     

地铁荷载作用下饱和软粘土的长期沉降分析

针对地铁荷载作用下饱和软粘土地基出现的长期沉降问题提出了一个采用拟静力有限元计算和经验拟合计算模型相结合的预测方法,易于在工程中应用。将沉降分为不排水循环荷载作用下土体中的累积变形引起的沉降和由于动荷载引起的累积孔压消散产生的固结沉降,这两部分沉降的计算选用较为合理的基于临界状态理论的经验拟舍公式,土中应力分量的计算采用有限元方法计算并从中提取,最后采用分层总和法计算迭加得到总沉降,实例的计算结果得到了较好的验证。     

对称荷载下饱和粘性土地基不排水沉降量的计算

本文在总结前人研究成果的基础上提出了基于土的双曲线应力-应变关系的计算地基不排水沉降量的分层总和法。在地基不排水沉降量计算中初步应用了土的归一化应力-应变关系,并对地基不排水沉降量的分布规律作了分析。最后由现场静荷载试验验证了计算结果。     

CFG桩复合地基的有限元分析

CFG桩复合地基是一种新型的软弱地基处理方法,通过对桩土应力比与褥垫层厚度的关系的有限元分析,并采用CFG桩复合地基中设置不同厚度褥垫层的方法,得到了褥垫层作用下桩土应力比的分布规律,此分布与理论分析一致。该研究为复合地基褥垫层厚度的设置及复合地基优化设计提供了依据。     

长期反复荷载作用下软黏土地基的变形特性

软黏土地基在长期反复荷载作用下容易产生变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;利用ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测值吻合较好。