各向异性和非均质地基土上浅基础的极限承载力

应用塑性极限分析法上限定理及变分原理,确定非均质及各向异性地基土的极限承载力,导出了确定非均质和各向异性地基土极限承载力的基本公式。利用编制的计算机程序分析了土非均质和各向异性参数对承载力的影响。将结果与其他学者结果进行了比较,说明用本文提出的方法获得的承载力结果更为可靠。     

非均质介质地基破坏机制及极限承载力分析研究

天然地基和人工地基通常是由多个土层构成。这类非均质介质基础的极限承载力计算目前常用的是汉森加权平均法和迈耶霍夫的双层地基承载力计算公式这两种方法。这两种方法只能解决简单非均质介质基础的承载力问题；对于基础介质构成较复杂的情况，计算结果往往和实际值有很大     

复合加载情况下非均匀地基上矩形基础承载力研究

复合加载情况下,求解非均质地基上矩形基础的极限承载力,以及从理论上研究影响极限承载力的相关因素,具有很强的工程实用与理论参考价值。基于极限平衡原理,在Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,将非均质地基上矩形基础极限承载力问题等价为一个边界待定的泛函极值问题。利用变分原理得到与平衡方程相等价的积分约束条件以及相应的欧拉方程与横截条件,在引入问题边界条件后,求得了复合加载情况下非均质地基破坏时的滑裂面方程。同时研究了土体内摩擦角、土体黏聚力、矩形基础长宽比、土层强度比与地下水位变化等因素对地基极限承载力的影响。     

重庆大剧院细长框架柱承载力非线性分析

采用基于柔度法的纤维模型梁柱单元有限元分析程序，考虑材料非线性和几何非线性，以目标柱周边构件组成的局部框架整体作为分析对象进行非线性分析，研究偶然偏心、基础嵌固条件等因素对重庆大剧院钢筋混凝土细长框架柱承载力的影响。结果表明，偶然偏心是影响极限承载力的重要因素，另外，基础嵌固也在一定程度上影响极限承载力，适当加强配筋可以提高柱子的极限承载力，弥补柱底在基础内非完全固定嵌固对极限承载力的削弱。     

非均质砂土地基的桩基设计与施工

根据场区地质条件的特殊性，对埋藏较深的非均质砂土地基的几种沉管灌注桩进行试桩设计尝试，并对各试桩施工进行严密监控，通过单桩抗压极限承载力静载试验，充分挖掘非均质砂土的地基承载力及其桩侧阻力，并对几种桩型试验结果进行对比分析，确定桩端进入非均质砂土地基的最佳埋置深度。     

非均质土坡稳定性分析评价的刚体单元上限法

 非均质土坡的稳定性分析评价是土力学的经典课题之一。以极限分析方法为理论基础,建立分段对数螺旋线滑面的旋转破坏机制。在滑体被视为刚性体条件下,通过ANSYS有限元软件的前处理功能,对层状土质边坡潜在滑体进行三角形单元离散和网格化。按照极限分析法上限原理,分别计算每个三角形单元滑体在重力及地震作用力条件下所作的外力功率,以及分段对数螺旋线滑面上阻力产生的内能耗散。采用强度折减法和极限分析上限定理的虚功率方程,推导得到非均质土坡稳定性评价的刚体单元上限法安全系数计算公式。以土质边坡为例,分别使用瑞典条分法、Bishop法、Janbu法和刚体单元上限法进行稳定性分析计算比较。结果表明,刚体单元上限法可以得到层状介质土坡安全系数的上限解,而Bishop法计算得到的安全系数则接近下限解。综合分析认为,当安全系数的上限和下限界定后,合理的选用安全系数对边坡工程非常重要。与其他方法比较,刚体单元上限法对层状介质组成的非均质土坡有一定的适用性。     

非均质地基上浅基础的极限承载力

本文根据塑性极限平衡原理,考虑地基土性的成层分布及粘结力沿深度的非均匀变化,结合变分法,推导了用于确定成层非均质地基极限承载力的基本公式,并采用拟牛顿算法进行了数值求解;基于大量计算结果,分析了土壤强度及其分布、基础埋深、地震荷载及地下水位深度等各种参数及其组合对地基承载力的影响,并将计算结果与已有的解答进行了比较。最后,对非均质地基承载力的表示方法进行了初步探讨。     

各向异性非线性非均质地基的极限平衡法

应用复杂材料强度准则,分析了各向异性、非线性、非均质地基的极限平衡状态.导出了极限承载力公式及有关数值解,定量地研究了各种复杂因素对地基承载力的影响.证明了各向同性地基承载力解答只是本文的一种特例.     

考虑硬壳层抗剪作用的软土地基极限荷载计算

在浅基础地基极限承载力计算中,把基础两侧基底平面以上的土层,简单地当作上部荷载,而忽视作为荷载土层的抗剪能力,必然要低估地基的承载力。应用静力平衡原理和土体极限平衡条件,考虑基础两侧基底平面以上土层的抗剪能力,深入分析软土地基土硬壳层的抗剪作用,推导出考虑硬壳层抗剪影响的软土地基极限荷载计算公式。该公式可用于均质和非均质软土地基极限荷载计算,能更准确反映地基极限承载力。     

复杂地基极限承载力半解析解

本文研究了复杂地基极限承载力的半解析解答。通过非均质非线性各向异性破坏准则，建立了复杂地基极限平衡理论，导出了滑移线斜率公式、应力沿滑移线微分方程。分析滑动区域应力变化规律，导出了有内摩擦与无内摩擦各向异性地基及非线性地基的极限承载力解析式，计算了各种复杂地基承载力系数解答。研究结果表明：岩土材料各向异性降低了地基承载力；非线性地基承载力可由拉压强度比控制。本文成果简化到线性各向同性地基中，与Ｐｒａｎｄｔｌ解、Ｒｅｉｓｓ－ｎｅｒ解、索科洛夫斯基公式及太沙基结果相吻合。     

公路路基地基承载特性及破坏模式

基于公路路基基底的柔性和荷载分布为梯形的主要特征,采用了关联流动的Mo-hr-Coulomb内切圆屈服准则,通过增量加载的弹塑性有限元方法,着重研究了公路路基地基的承载特性和破坏模式,并与刚性条形基础地基进行了对比分析。研究结果表明,在相同的基底平均应力作用下,公路路基基底中心点相对沉降s/B比刚性条形基础大;公路路基地基的破坏模式主要与内摩擦角和弹性模量有关;明确了公路路基地基塑性变形多从地基中部向坡脚和外侧延伸;提出了公路路基地基承载力特征值的确定方法和修正系数k的值域范围。     

路基剖面沉降现场试验研究

本文依托西部某高速公路填方路基工程,采用剖面沉降仪,对路基剖面沉降进行了长期监测.本文详细介绍了剖面沉降管的布设工艺与监测方法,研究了路基剖面沉降规律,认为对数曲线较好的描述了路基剖面沉降基本规律.并针对研究结论提出了相应建议,为填方路基的施工提供参考.     

扩展广义Drucker-Prager屈服准则在边坡稳定分析中的应用

对边坡稳定问题进行严格的理论分析通常采用极限分析上界法 ,此法认为土体的塑流遵守关联流动法则 (ψ =φ)并满足理想弹塑性条件 ,其局限性主要表现在 :求得的剪胀值远远超过实验测得的剪胀值。然而如果采用传统意义上的非关联流动法则(ψ =0 ) ,即完全不计体积变形 ,则剪胀对土工结构稳定性的重要影响又会被忽略。因此为了更好地描述土体的变形特性 ,应采用广义上的非关联流动法则 (ψ≠ φ)。基于有限元分析 ,推导了平面应变条件下基于非关联流动法则的Drucker Prager屈服准则 ,该准则与摩尔 -库仑屈服准则匹配 ,并能够考虑剪胀角的影响。算例分析表明 :基于文中D -P屈服准则的有限元分析与相同条件下塑性极限分析所得结果相近 ,误差在 3 %左右。由此不仅可以证明本文方法的正确性 ,且因采用了D -P准则表达形式 ,只需进行简单的参数转换 ,就可方便地引入现有有限元计算程序     

山西中南部铁路通道岩溶路基灌浆效果评估

为确保路基的安全和稳定,选择山西中南部铁路通道DK1003+555.0～DK1003+751.7段路基进行了岩溶注浆试验,在注浆后采用高密度电法勘探进行了岩溶注浆效果的评估,结果表明,溶蚀、空洞、裂隙、不均匀体均得到了不同程度的充填,采用的注浆措施可行、灌浆效果比较明显,可以在山西中南部铁路通道岩溶地段推广运用。     

真空—堆载联合预压在高速公路施工中的应用

真空—堆载联合预压是一种软土地基处理的方法。阐述了真空—堆载联合预压法的作用机理,施工关键技术以及工艺要求。结合上海A9高速公路的工程实际,对该方法应用后路基沉降规律进行了分析,归纳出路基沉降随时间呈指数的变化规律。     

基于散体材料性质的土石混填路基压实度快速检测方法

 基于静力贯入试验检测土石混填路基压实度是目前实现压实度快速检测的有效方法,但其检测原理有待深入研究,因此,首先基于现有散体材料应力传递机制的研究,假设应力在路基土石混合料中以曲线圆锥的形式向下扩散传递,建立适合土石混填路基散体材料的应力分析方法,其次,基于孔隙介质力学理论,建立变形模量、泊松比及孔隙率随路基变形而变化的规律,并引入分层总和法及分级加载思想,建立土石混填路基荷载–沉降分析模型即P-s解析关系,然后,结合路基静力贯入试验测得的P-s试验曲线,利用自适应模拟退火优化方法反演获得路基初始孔隙率,从而建立基于散体材料性质的土石混填路基压实度快速检测方法,该方法避免了繁琐的标定试验,且检测精度可满足工程要求,最后,通过现场实测结果以及本文与现有方法分析结果的比较分析,表明了提出方法的合理性与可行性。     

上限有限元定理在挡土墙土压力问题中的应用

在上限定理的基础上,将墙后土体离散为三角形单元,在单元中构造线性速度场,根据相关联流动法则以及边界条件建立约束方程,引入数学规划方法寻求挡土墙土压力为三角形分布时的土压力系数的上限解。通过具体的算例说明该方法是一种有效的数值方法。     

基于广义塑性理论上界法的有限元法及其应用

实验证明，岩土材料不适应关联流地法则，而应采用非关联流动法则。把广义塑性力学理论引入到极限分析的上界法，据此编制了有限元程序，并引入数学规划方法寻求问题的最小上界解。通过和经典解析解的比较可知，该方法是一种合理有效的方法。     

PFWD模量控制的路基承载力动力学指标评价方法

针对当前动力学测定路基承载力难以形成统一标准、弯沉控制指标误差较大,无法精准测定的现状,提出基于便携式落锤弯沉仪(portable falling weight deflectometer, PFWD)模量控制的路基承载力动态力学指标评价方法。以冲击荷载作用下弹性半空间体力学模型,对PFWD动静力学测定指标的差异化进行理论分析,有限元数值模拟构建弹性路基土的动应力空间分布,依托工程实际揭示PFWD的检测特性,并提出精准测定方法。结果表明:PFWD的影响范围,深度方向2.5倍的承载板直径,水平方向以承载板圆心2倍直径的圆周;冲击荷载作用下路基土的动应力衰减规律为σ_z随深度方向衰减,σ_r呈45°衰减且速度更快;动静力学测试产生误差的根本原因为刚性承载板与路基土的不完全接触及非线弹性特质;PFWD的检测特性为高估路基刚度,但刚度越大动静差异越小;提出动力学指标预测模型,该模型的相关系数高,避免了线性模型对原点的修正,满足高精度检测的同时提高了检测效率。从而建立基于模量控制的快速检测方法与思路,为高速公路路基承载力的动力学精准测定及科学评价提供参考。     

基于滑移线场理论的边坡滑裂面确定方法

发展了一套基于滑移线场理论,并根据有限单元法的计算结果来确定边坡滑裂面的数值模拟方法,在此基础上研究了流动法则对边坡稳定分析的影响。该方法可以考虑弹性区与塑性区的区别,并可以考虑不同的流动法则。给出了滑移线方向场数值模拟的具体方法和由滑移线方向场追踪滑移线的方法,提出安全系数最小的滑移线即为边坡的滑裂面。算例证明了方法的有效性。研究结果表明,对于无约束的天然边坡,自重作用下其安全系数受流动法则的影响较小,而滑裂面的位置随流动法则的不同而不同;当坡顶有荷载作用时,尤其是边坡的稳定性主要由坡顶荷载决定时,无论是安全系数还是滑裂面,流动法则的影响均很大,采用相关联流动法则可能会高估边坡的稳定性。