地铁荷载作用下地裂缝邻近土体受力数值分析

利用有限元分析法,对西安穿越地裂缝带的地铁隧道与土体在地铁荷载下的动力相互作用进行了三维模拟,分析了整体式隧道和分段式隧道两种情况下衬砌与土接触压力的分布规律和衬砌下部土中动应力的传递规律及影响范围,并将地铁列车荷载引起的动应力与初始静应力进行了比较,得出了地铁动荷载与重力荷载之间的强度差异。分析表明,列车从上盘往下盘运行过程中,在地裂缝附近,下盘拱底与土附加接触压力较正常值大,上盘则较正常值小,下盘拱顶与土附加接触拉应力较正常值大,上盘拱顶与土之间则产生附加接触压应力;土中竖向动应力从衬砌底传递至下部11 m过程迅速减小,动应力对此范围以外的土体影响较小;地裂缝附近分段式隧道条件下土中竖向动应力较大;就本次模拟工况而言,地铁动荷载产生的动应力比初始静应力要小很多,初始应力与动应力的最小倍数在60倍以上。     

列车动荷载下桩-土动力作用研究

结合某紧邻铁路的滑坡抗滑桩治理项目,进行现场列车振动荷载实测,利用有限元技术对列车动荷载作用下的抗滑桩-土进行动力响应分析,得出边坡各个考察点的位移、速度、加速度随输入动荷载的变化规律,据此来研究列车动荷载作用下单桩-土的动力作用。研究结果对列车动荷载作用下抗滑桩治理滑坡工程的长期安全性和耐久性分析评价提供重要参考。     

纤维加筋土的动力响应特性研究综述

随机离散纤维加筋是一种高效的土体改良技术,可显著提高土体在承受静、动荷载下的强度和变形特性。现有研究主要集中于纤维加筋土的静力力学特性,而纤维加筋土的动力响应特性未得到充分研究。纤维加筋土的动力响应特性对于工程构筑物在地震等动荷载下的稳定性具有重要意义。对现存的有关纤维加筋土动力响应特性的研究进行归纳、总结和评析,并基于此提出了有关纤维加筋土的动力响应特性未来研究方向的建议,以期为后续研究以及更好的将纤维加筋技术应用于工程实践作出贡献。     

土动力学现状与发展

1引言土动力学是土力学的一个分支，是研究动荷载作用下土的变形和强度特性及土体稳定性的一门科学。作为一门发展中的学科，近年来，无论在对土的动力性质的认识还是在工程的应用，都有新的发现和进展。计算技术和量测技术的发展，将土动力学的研究推向了一个崭新的阶段。这里将介绍土动力学的主要研究内容及其发展，包括土的动力特性、原位测试技术、室内测试技术、土与结构物相互作用和动力机器基础五大部分。2土的动力特性建筑物地基和土工建筑物在动荷载作用下发生振动，土的强度和变形特性都要受到影响，在不同动荷载下土的强度和变形各不相同，其共同特点是都将受到加荷速率和加荷次数的影响。2.互动荷载下土的应力一应变关系动荷载下上     

纤维加筋土的动力特性试验研究

研究用聚丙烯纤维加筋粘性土抵抗静动荷载作用下土体发生张拉裂缝的功能。试验研究结果表明，纤维加筋土的静动力抗张拉、抗断裂性质，诸如极限拉应力、极限技应变、动强度、动模量、临界断裂韧度等，与素土相比都有很大的提高。由此说明纤维加筋粘性土是一种比较理想的土坝防渗抗震填料。     

高速列车荷载作用的动三轴试验模拟

动三轴试验是目前最常见的获取高速列车荷载作用下土体变形、强度特性的室内试验手段。为探讨模拟高速列车荷载时加荷模式、排水条件、加荷次数等因素对试验结果的影响,利用GDS动三轴仪,对高速铁路沿线典型黏性土进行高振次循环动三轴试验,研究不同试验条件下试样变形、孔压发展规律和临界循环应力比的变化。研究建议可采用半正弦波在排水条件下进行动力试验模拟高速列车荷载,获得地基土体的最大可能变形和临界动应力比,从而简化试验过程,大大缩短试验时间。     

列车动力荷载作用下路基土动力变形分析

结合列车运行的相关参数,在室内对路基土样进行动三轴试验,对路基土体在动荷载作用下的变形进行分析.试验结果表明:路基土体存在临界动应力,当列车产生的动应力小于土体临界动应力时,路基变形不会产生破坏,不同动应力作用下,路基土变形规律相似,在振动的前期,变形约占总变形的60%,随着振动次数的增加,变形将趋于稳定.当列车产生的动应力大于土体临界动应力时,路基变形将产生破坏.     

爆炸荷载作用下饱和土中隧道的瞬态动力响应

用解析方法研究了爆炸荷载作用下饱和土中圆形隧道的动力响应问题。模型假定饱和土体中的圆形隧道中心处发生爆炸,爆炸荷载采用简化形式,衬砌运动方程基于Flügge壳体理论,饱和土采用Biot波动方程,通过引入两个势函数,在Laplace变换域中推导了爆炸荷载作用下圆形隧道位移和应力响应的表达式。利用Laplace数值逆变换得到爆炸荷载作用下衬砌与土体的时域计算结果,分析了排水条件对位移、应力变化的影响,并讨论了饱和土参数、衬砌和土的相对刚度的影响。数值结果表明,爆炸荷载作用下,不排水条件下应力和位移的响应幅值比排水条件下有所增大;饱和土参数
对土体应力的幅值有明显的影响;衬砌与土的相对刚度越大,土体位移和应力响应的幅值越小,衰减的速度也越快。     

车辆荷载对公路隧道结构及围岩动力响应研究

目前针对大直径盾构公路隧道在车辆随机动荷载作用下的动力响应特性尚缺乏深入研究。以南京长江隧道软土地层段为例,将仿真计算所得车辆随机动荷载施加于隧道有限元模型上,得到了隧道结构和隧道周围土体在随机动荷载作用下的动力响应规律,分析了车速、路面等级与隧道侧边土层等对动力响应的影响。结果表明,极端工况下隧道结构主应力呈对称分布,结构位移由左至右呈递减趋势;对于同一隧道截面,侧边土体动力响应最强,底部土体次之,顶部响应最微弱;土体距管片越远,应力响应峰值出现的时刻越滞后且响应值越小;车速越快、路面等级越差,土体动力响应越强;相同工况下,砂土的振动应力响应值要远大于软土对应值。     

考虑桩土局部分离的饱和土体中桩基水平动力响应分析

采用有效应力的方法,根据不排水过程中的土体应力应变关系,计算孔压变化,并利用UMAT子程序模块进行二次开发,实现考虑孔压生成的修正Mohr-Coulomb本构模型在数值模拟上的运用。结合桩土接触面条件,研究考虑桩土局部分离的饱和土单桩及群桩的水平动力响应。将本文结果与已有文献进行对比,验证了本文方法的有效性和正确性。通过参数分析,研究桩土局部分离、桩间距、加载频率对桩基动阻抗及孔压分布的影响。研究结果表明：水平动力荷载作用下,桩土分离显著地降低了桩基水平动阻抗,土体塑性和超孔压对桩基动阻抗也有相应影响,高频荷载作用时,其影响更大;循环加载后,桩周上部土体产生超孔压,削弱了土体有效应力和桩基水平承载力。     

动、静荷载作用下细粒土的冻胀特性实验研究

随着列车速度的不断提高,季节冻土区路基工程的冻胀问题也越来越突出。为研究细颗粒土在动荷载作用下的冻胀特性,进行了无荷载、静荷载和动荷载条件下室内开敞系统的冻胀实验,对比分析了无荷载、静荷载和动荷载条件下细粒土的冻胀变形、水分迁移速率及土中含水量的分布。实验结果表明：静荷载、列车动荷载对土的冻胀都具有一定的抑制作用,随着外荷载值的增大,该细颗粒土的冻胀率逐渐减小;且当静荷载值等于动荷载幅值的二分之一时,动、静荷载对细颗粒土冻胀的影响基本相同;土冻结过程中水分迁移速率随着冷却温度的降低而逐渐增大,而随列车动荷载值的增大而相应降低;土的冻胀特性基本不受列车动荷载频率变化的影响。     

冻土动态力学特性研究分析

指出冻土动态力学特性主要研究在各种动态荷载作用下冻土的变形和强度特征及土体稳定性，其研究成果对寒区工程设计有着重要的意义，主要从动力学参数、动应力应变关系及动强度、动蠕变等几个方面介绍目前冻土在动态荷载作用下的力学特性的研究状况并进行了分析。     

公路软基工后沉降研究进展

公路建成通车后,软基土受到的附加应力水平随即发生改变,除原来填土路堤静荷载作用外,还受行车动荷载的作用。因此,软基工后沉降应包含静荷载作用和动荷载作用两方面的贡献,这也是导致实际软基工后沉降量通常要大于仅根据静力学理论分析预测的软基工后沉降量的原因所在。在综合国内外学者对公路软基工后沉降方面研究成果的基础上,对比分析路基土在路堤静荷载作用和行车动荷载作用下的不同力学行为特征,探讨路堤静荷载作用与行车动荷载作用在公路软基工后沉降的不同贡献,总结当前公路软基工后沉降研究存在的主要问题,提出公路软基工后沉降的6个组成分量及研究发展趋势。     

飞机主起落架移动荷载作用下道基动力响应分析

飞机起降过程中主起落架移动荷载引起的跑道道基土体循环动应力是导致跑道沉降和差异沉降的主要原因。采用移动荷载作用下跑道动力响应半解析有限单元法,基于叠加原理分析了B747-400和A380-800客机主起落架轮组移动荷载作用下道基土体动应力响应规律。分析结果表明:在B747-400和A380-800客机主起落架移动荷载作用下,道基浅层土体竖向正应力沿横向呈倒锅底型分布,荷载影响深度可达13 m;主起落架机轮分布对浅层道基土体竖向正应力影响较大,对深层土体影响不大;飞机移动速度对浅层道基土体竖向正应力分布影响较小,但对深层土体影响较明显,当飞机滑行速度达到60~80 m/s时,荷载影响深度达静力分析时的1.5~1.7倍;采用柔性道面板时,浅层土体竖向正应力较刚性道面结构时增加约50%,荷载影响深度增加约10%。     

动态荷载不同幅值作用下软土流变特性测试分析

理论分析和实际研究表明,动态荷载作用会加速软弱岩土的流变,导致更多的岩土工程事故和地质灾害。采集厦门海相沉积软土,采用人工制样方法,在动态三轴仪上测试了正弦荷载不同幅值作用下试样的动应力—应变、流变应变—时间关系等流变特性曲线,分析了不同动载幅值条件下试样各个加载阶段动态流变特性、流变速率与流变加速度等变化过程。研究结果表明:试样在动态荷载不同幅值作用过程中都表现出从减速流变、相对稳定流变到加速流变等阶段。当动载作用幅值在10~20 kPa低应力范围内时,动应变增长缓慢,表现出相对稳定的流变过程,而动载作用幅值超过40 kPa时,动应变增长迅速,进入加速流变阶段,直到试样破坏。研究结果对揭示动载作用下软弱岩土动态流变力学特性,对探索软弱岩土加速流变规律、岩土流变失稳的动力学条件等具有一定的理论和现实意义。     

地铁列车荷载作用下隧道周围土体的临界动应力比和动应变分析

通过南京地铁三山街站隧道周围淤泥质粉质粘土进行应力控制的循环三轴试验，研究了列车循环荷载作用下淤泥质粉质粘土的动应变发展情况，充分考虑了土体固结状态、固结比、轴向循环压力的大小及频率对动应变的影响．得到了淤泥质粉质粘土的临界动应力比和动应变随振动次数、加载频率和围压及固结状态而变化的规律，对地铁隧道的设计具有重要参考价值。     

基于振次影响的软土动力参数模型

为了深入研究软土的软化现象,对软粘土进行了一系列的动三轴试验。在软土动力三轴试验的基础上,采用最大动剪模量的计算公式,对软土进行了计算和比较,建立了考虑频率影响因素的经验公式。同时,给出了振次曲线的动态参数的拟合公式,计算分析了软土的动态参数,并验证了该公式的适用性。结果表明,考虑频率影响因素的计算公式能更准确地计算出动态参数,提出的曲线拟合计算公式对不同地区土的适用性较好,可以推广使用,便于进行理论分析以及工程运用。     

循环荷载下天津吹填土动应力应变关系研究

通过对天津滨海吹填土开展的循环荷载下的室内动三轴试验,研究了振动频率、固结比、动应力幅值的大小、静偏应力、循环振次等因素对动应力—应变关系的影响,试验结果表明,天津滨海吹填土存在临界循环应力比,且与固结围压成线性关系,以临界动应力作为归一化因子,建立了考虑固结围压与循环振次的动应力—应变关系曲线方程。     

人工碎石土强夯地基动力触探检测标准探讨

现有规范中对于根据动探方法评价碎石土的指标虽有明确规定,但其仅适用于天然碎石土地基。对于强夯处理形成的人工碎石土地基能否采用该标准,借助十堰500kV变电站工程强夯施工项目根据静载试验和超重型动力触探对比试验对其进行了研究。研究表明,规范标准偏高,其中变形指标误差要大于承载力误差。