基于有限差分法的下伏岩溶对桩基承载特性的影响

为探求下伏岩溶对桩基承载特性的影响规律,基于现场静载荷试验,采用FLAC3D有限差分软件对5种溶洞顶板厚度、5种顶板跨度、5种溶洞高度以及3类顶板围岩类别进行正交数值模拟试验。试验结果表明:其他条件一定时,桩基承载力与岩溶顶板厚度、顶板围岩强度成正比,与岩溶顶板跨度成反比,与溶洞高度无直接影响;溶洞等软弱下卧层对上方桩基的最大影响深度为3倍桩径,继续增大顶板厚度对桩基极限承载力的提高效果不大;溶洞尺寸与桩径相仿(L≤2D)时,对桩基承载力影响不大,溶洞尺寸继续增大则极限承载力有较明显下降;岩体强度在11.5 MPa以下时,承载力随岩体强度的增大有较大的提高,岩体强度达到11.5 MPa以后,继续增大岩体强度,其承载力增幅不明显。研究结果可进一步深化、完善现行的岩溶发育区桩基础的设计并指导施工,具有一定的理论意义及工程应用价值。     

水平竖直组合荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究

通过几组离心模型试验及成果分析,研究桩基在水平荷载H、竖直荷载V组合荷载作用下的承载机理。研究结果表明:在相同位移条件下,桩基的水平承载力随着桩基施加下压荷载的增加而减小;在相同水平荷载作用下,桩头水平位移随着施加的下压荷载值增大而增大;桩基受到的下压荷载越大,桩头转角(桩身倾斜程度)越大;桩基在承受水平、竖直组合荷载作用时,二者是相互影响的,在设计过程中必须要注意水平荷载H和竖直荷载V的组合作用。     

深埋软岩供水隧洞蠕变特性研究进展

水利水电建设及跨区域调水工程最为常见;具有强度低,孔隙率高,吸水性好,易风化,且具有突出的水理性(遇水软化、膨胀、崩解)和显著的流变特性。结合水利工程及深部软岩工程灾变规律及控制难题,详述了供水隧洞软岩的水理特性、力学特性、蠕变机理、蠕变量计算及本构模型研究进展,梳理了软岩力学特性研究现状,展望了相关有待研究的方向。     

竖向荷载下群桩承载特性的弹塑性分析

 分别采用Lade Duncan模型和刚 塑性薄单元模型模拟土体的弹塑性和桩土界面的相对运动 ,对竖向受荷群桩进行了三维弹塑性有限元分析。研究表明：大、小桩距群桩的承载性状有 明 显差异,大桩距群桩侧摩阻力存在"沉降软化"现象,不同于小桩距群桩的"沉降硬化";增 大桩距有利于调动台底土参与工作,提高承台分担比;随荷载增大,各桩荷载趋于均匀分布。     

基于均匀腐蚀模型的开孔单桩承载特性研究

海上风电工程广泛采用大直径开孔钢管单桩作为基础,因此,开展钢管单桩腐蚀程度对其承载特性的研究具有重要的意义。基于均匀腐蚀模型,分析钢管桩腐蚀程度对桩身受力与变形的影响规律,得到以下结论：水平荷载作用下,开孔单桩挠度随腐蚀进程发展曲线分为3个阶段,第1阶段挠度增长较为缓慢,第2阶段桩顶挠度的增速为第一阶段的10倍,第3阶段增速则与第一阶段的持平;轴向荷载作用下,当荷载小于12 000 kN时,腐蚀程度对开孔单桩的竖直承载特性的影响可以忽略不计,但当荷载大于12 000 kN时有显著影响;水平荷载作用下,腐蚀程度对大直径单桩开孔处的应力集中现象影响并不明显,应力集中系数稳定在1.05～1.15之间;当轴向荷载大于2 000 kN时,桩的开孔处出现明显的应力集中现象,应力集中系数约为4.1。以上研究成果可为开孔单桩的防腐设计提供参考。     

围岩破损区的时效模型探讨

开挖扰动形成的围岩破损区由于力学性质弱化,容易发生时效变形,引起围岩破损区时效变形甚至失稳的主因是破损区岩体流变特性中的蠕变性质。本文将塑性位势理论引入元件流变模型,基于"不可逆变形难以区分出塑性部分和不可逆粘性部分"的认识,建立了一种适用于描述围岩破损区演化的时效本构模型(流变本构模型),该模型在低应力状态下反映粘弹性性质、高应力状态下反映粘弹—粘塑性性质。与同类型的元件流变模型相比,本文推导的流变模型只增加了一个可以由力学试验获得的长期强度参数,却可以延用塑性位势理论中的屈服条件作为稳态蠕变过渡到加速蠕变的判断准则(即蠕变破坏准则)。     

考虑黏结滑移的钢衬钢筋混凝土管道承载特性分析

基于三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道实际工程和大比尺模型试验参数,建立了管道斜直段局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢筋与混凝土界面插入内聚单元来模拟钢筋与混凝土之间的黏结滑移特性.钢筋分别采用埋入式和分离式两种模型,系统地研究了考虑黏结滑移以及黏结强度大小对管道承载特性的...     

基于CDP本构的风电基础混凝土软化特性研究

为了研究流固耦合作用下风力发电基础的损伤机理,建立了风力发电机组“叶片-塔筒-基础-地基”耦联系统模型,基于混凝土塑性损伤本构,探讨了不同的混凝土软化特性对基础损伤分布的影响,并揭示了随着风致荷载的增加,基础不同部位损伤的演化过程。结果表明：不同的混凝土软化段特性对基础损伤程度及范围有一定影响,但更多的是影响损伤发展的速率,即混凝土开裂后的承载能力降低的速率;应力最大值均出现在顺风载方向基础环对应下阶的底部,即,混凝土软化曲线越陡,基础应力值越大;在基础应力发展过程中,各工况下基础应力变化趋势基本一致,损伤首先出现在迎风侧方向基础环对应的下阶底部,并逐渐顺钢环边缘向两侧延展最终形成贯穿带,其中工况四损伤最大达到0.878。     

基于Schwarz 交替法的岩溶区双孔土洞地基稳定性分析

为分析岩溶区双孔圆形土洞的地基稳定性,利用柯西积分法求出存在单一土洞时的复应力函数,基于Schwarz交替法进行二次迭代导出双极坐标系下土层中任意一点的应力大小;通过应力坐标转换求得土体的最大、最小应力,利用Mohr-Coulomb强度准则判定土洞洞边最危险点的稳定状态;将本文方法计算结果与精确解析解以及ABAQUS数值模拟结果进行对比,并结合工程算例验证了Schwarz交替法具有较高的精度;引入稳定系数,从土体的侧压力系数、土洞半径比以及土洞相对位置3个方面对双孔土洞的稳定性进行参数分析,结果表明:土洞稳定系数与土体侧压力系数呈线性正相关,随土洞半径比的增大而非线性减小,随土洞相对位置的增大先保持不变而后线性增大。     

基于应变屈服临界的岩石黏弹塑性蠕变模型研究

为了研究岩石的非线性加速蠕变特性, 依据岩石蠕变变形不同阶段的力学特征,划分出了岩石由变形发展至破裂需经历的不同黏弹塑性状态,并给出了相应状态的蠕变力学特性。假定岩石在三轴压缩试验条件下,发生延性剪切破坏,推导了应变空间Drucker-Prager准则的临界状态转化的最大剪应变判别式。基于Perzyna黏塑理论,考虑后继屈服硬化作用,引入统计损伤因子,构建了能描述非线性加速蠕变特性的黏弹塑性损伤演化模型;采用岩石全自动伺服三轴蠕变试验机对三峡库区典型砂岩试样开展了蠕变试验,得到了岩石试样在不同应力水平作用下的蠕变变形曲线。结果表明:蠕变试验中,岩样力学性质的时效特征显著,在最后一级应力水平作用下发生了非线性加速蠕变现象。基于提出的黏弹塑性蠕变模型对试验曲线进行拟合,拟合结果说明模型能够较好地反映砂岩蠕变3个阶段变形的规律特征,拟合效果较好。     

南宁软岩地基大直径灌注桩极限承载力预测

南宁市下伏泥岩粉砂岩地基具有显著的浸水崩解软化特性,使得该地基大直径灌注桩承载力难以确定。依托南宁市火车东站南广场高架平台工程软岩互层地基大直径灌注桩项目,对该工程2根群桩基桩进行了静载试验研究。针对试验中试桩未达到破坏其极限承载力难以确定问题,采用指数函数拟合法和数值反演分析法来预测其荷载沉降性状和极限承载力,并进行对比分析。结果表明:软岩互层地基桩基荷载沉降性状为缓变型,表现出端承摩擦桩的特性,可用指数函数来描述试桩受荷性状,并结合数值反演分析来预测其极限承载力,目前常用的桩基设计方法低估了该地基中基桩的承载力。     

基于神经网络技术的桩基承载力预测模型及其应用

根据长期的工程实测资料,在分析小波概率神经网络(WPNN)与数据融合技术在预测单桩竖向承载力中的应用原理的基础上,建立了基于小波概率神经网络和数据融合技术的预测模型。利用静载实验数据对模型进行了预测,并对预测结果进行了误差分析,结果表明,预测的结果和静载实验数据吻合较好,从而证实了WPNN预测方法具有较好的可靠性和工程应用价值。     

某送电线路大跨越工程桩基ANSYS分析

针对电力行业未系统开展基础型式的试验、测试和分析现状,在桩基承载力分析中运用了大型有限元计算软件ANSYS,利用计算机的优势对桩基采用数值模拟研究。     

高压旋喷桩作为承载桩技术在水利工程闸基础中的应用

山西省溯头水电站工程拦河闸基础处理工程采用高压旋喷桩对地基加固,进行多次现场生产型试验研究粉质黏土层中的成桩桩径问题,最终确定了合适的旋喷参数和施工工艺,提高了黏土土层的地基承载力,缩短了工期,节约了投资,为其他同类工程的解决提供了成功范例。     

喀斯特地区新型异形灌注桩承载特性与影响因素试验研究

喀斯特地区灌注桩施工常常发生漏浆且造成成桩质量不佳与承载力不足的严重后果.根据喀斯特地区地基连通孔道分布广泛的特点,提出了一种新型灌注桩——布袋桩,并设计基岩模型进行布袋桩成桩试验,探讨布袋桩成桩可行性.在成桩可行的基础上进行8组静载模型试验,研究布袋桩的承载特性与影响因素.试验结果表明:布袋桩成桩质量良好,通过布袋桩...     

较破碎岩体中桩基竖向承载力分析与探讨

较破碎岩体中桩基设计时往往被视为端承桩,不计桩侧阻力,使得桩基承载力未能得到充分利用,因此,需对其进行更深入的研究。以贵州某地区嵌岩桩为研究对象,地基持力层岩体为较破碎岩体,通过单桩竖向抗压静载荷试验,分析较破碎岩体嵌岩桩竖向承载力,探讨较破碎岩体中桩基的承载特性。研究结果表明较破碎岩体嵌岩桩嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,且在同一岩性中因成分不同其值各有差异。根据实测结果,结合经验参数计算,桩基竖向承载力实测值为计算值的4.2~5.5倍。由此可见,较破碎岩体中嵌岩桩的侧摩阻力十分可观,若按端承桩设计,会创成工程成本增加。成果可为较破碎岩体中桩基设计提供参考。     

不同桩体温度下能量管桩承载力特性模型试验研究

能量管桩是在传统ＰＣＣ桩或预应力管桩基础上研发的一种新型的桩埋管形式能量桩技术,埋管方便、热传导效率高;然而,针对不同温度下该新型能量桩承载力特性的研究相对较少。基于模型试验方法,在桩内预埋导热管、利用导热管中的循环导热液体对桩体施加温度,续而开展温度影响下能量管桩的静载荷试验,测得不同温度影响下能量管桩的荷载－位移关系曲线、桩身应力－应变关系曲线等变化规律,并对能量管桩在实际运行过程中的承载特性与受力机理进行了初步讨论与分析。试验结果表明,能量管桩在饱和砂土中的竖向承载力随着桩体温度的升高而增大,反之,则减小;桩体温度每升高１℃,能量管桩桩基极限承载力近似提高１．５％。     

单桩竖向抗拔承载力离心模型试验研究

结合某海上风电场桩基工程中的大直径超长钢管桩抗拔承载力研究,利用离心模拟技术,初步推求得出荷载-位移的关系曲线（即Q-S曲线）,并与现场抗拔试验成果得出的Q-S曲线进行了比较,分析两者加载方式和加载速率的不同对Q-S曲线的影响。结果发现,上拔力的加载速率较快,求得的单桩抗拔极限承载力偏高。     

软土地区PHC管桩承载力试验研究

通过京沪高铁昆山制梁厂制梁台座基础PHC管桩承载力的理论计算及静荷载试验,对软土地区锤击打入的管桩承载力性能进行分析。结果表明软土地区PHC管桩的实际承载力大于按照设计规范计算的承载力;承载力时效性较强,静止时间越长承载力越大,沉降越小;管桩的荷载沉降曲线为陡降型,土体破坏形式为冲切破坏,卸载后桩顶沉降无回弹;桩土的极限相对位移为17 mm~26 mm,大于一般经验值等结论。对今后类似地质条件下PHC管桩承载力的研究和设计应用具有一定的借鉴作用。     

突变理论在单桩竖向承载力确定中的应用

灌注桩竖向承载力确定的方法较多,但因延性破坏和脆性破坏难以区分,没有一个理想的公式。针对此问题,拟定了灌注桩受竖向荷载时的荷载与位移的关系曲线,并将其运用于突变理论,导出了单桩竖向承载力的计算公式,给出了延性破坏与脆性破坏的界定标准。