大型地下洞室围岩稳定性数值模拟分析

结合泰安抽水蓄能电站的工程建设实际,在现场地质调查和场区地勘资料分析的基础上,深入分析了工程区的地质力学环境条件,建立了能够反映研究区地貌、岩体结构和地应力环境条件的力学模型.以地应力实测结果为参照依据,采用线性有限元法反演分析了初始地应力场,采用非线性有限元方法模拟了地下厂房等主要洞室开挖施工与支护过程中的围岩应力和稳定性状况,全面论证了大型地下洞室开挖方案的可行性,揭示了大型地下洞室不同开挖阶段应力的集中部位和围岩的潜在破坏部位.     

地脉动作用下的岩土动力响应研究

以福建沿海地区(以福州市区为主)场地土的动力特性和地脉动频谱结构为研究对象，对该地区进行了场地地脉动的测试，利用快速傅立叶变换(FFT)方法对观测到的地脉动信号进行频谱分析。根据实际观测资料研究了地脉动频谱结构特征及场地土对地脉动的频率响应特性。结果表明，地脉动的频谱特性与场地覆盖层厚度和地基土刚度的变化密切相关；场地土剪切波在覆盖层范围内的传播时间和覆盖层厚度是影响地脉动卓越周期的重要原因，其中软土层对地脉动的卓越周期有一定的放大作用；可以通过研究场地地脉动的特性来深入了解研究区岩土的动力特性；建立场地土覆盖层厚度、场地土剪切波在覆盖层范围内的传播时间与地脉动卓越周期之间的相关关系，揭示其内在规律。     

土体的充气阻渗试验

针对降雨诱发滑坡的作用机理,提出一种边坡充气截排水方法.考虑气压作用,进行一维土柱积水入渗试验,分别开展自然入渗和充气入渗2个过程的模拟,观测湿润锋面的推进过程,进行土柱不同深度容积含水量的实时监测.在考虑气压对容积含水量和湿润锋推进影响的基础上,建立充气阻渗效果的评价方法.试验结果表明：向土体中充气能够显著减缓湿润锋面的推进速度;在充气条件下,气压可以使土体维持一定的容积含水量梯度;对于试验模型,充气气压为10 kPa条件下,入渗20 min时,土壤入渗率约为自然入渗的1/2.     

基于桩周土体位移的双排抗滑桩计算模型

 假设桩周土体位移沿滑坡体深度均匀分布,抗滑桩为弹性地基梁。基于单桩在桩周土体水平位移作用下的挠度解析解,通过引入桩顶连梁静力平衡条件和变形协调条件,建立桩周土体水平位移作用下的双排抗滑桩理论计算模型。在模型中,针对双排抗滑桩间普遍存在的“遮蔽效应”,通过定义后排抗滑桩与前排抗滑桩桩周土体位移比进行量化考虑,并将理论模型解析过程通过Matlab编程实现,建立简化的FLAC3D有限差分程序,对理论模型计算结果进行验证。结果表明,基于桩周土体位移的双排抗滑桩理论计算模型与FLAC3D有限差分数值模型计算得到的内力基本吻合。探讨理论模型适用的桩排距范围,发现桩排距较小时,模型内力计算结果精度较高,随着桩排距的增大,理论模型与数值模型计算得到的内力误差变大。     

降雨过程中滑体非饱和带的滞水量计算分析

为研究滑体中的非饱和带滞水在降雨补给潜水过程中的作用,提出降雨过程中非饱和带滞水的计算方法以及以非饱和带滞水为指标的降雨阈值评价方法.通过监测降雨量、坡体潜水位及排水结构的排水流量,建立统计模型来评估降雨产生的非饱和带滞水量.利用排水隧洞影响范围内的坡体模型和均匀渗流理论正坡浸润线分析了潜水位变化所对应的土体中潜水释水量,使潜水位通过量纲变换后与降雨量和排水流量量纲一致,从而进行三者的统计模型分析.利用坡体高度饱和条件下降雨过程的监测数据建立向量自回归模型,用于计算理论降雨量,得到低水位条件下降雨过程中产生的非饱和带滞水量.根据浙江省杭金衢高速公路K103滑坡的案例,采用三次暴雨过程中的降雨、排水隧洞排水流量与潜水位监测值对降雨过程中产生的非饱和带滞水量进行了计算,分析了非饱和带滞水量对降雨补给潜水过程所起的作用,结果表明：可以将当滞水量重量达到60 kN且地下水位达到0.6 m时作为指标来确定降雨阈值.     

承压水孔压的时空变化对边坡稳定性影响

针对目前边坡稳定性分析中对承压水作用的模拟过于简化,导致分析方式不当的问题,提出用滑面附近孔隙水压力指示承压水的作用,分析承压水孔压的时空变化规律及其对坡体稳定性的影响.根据不同渗透条件下边坡稳定性计算结果分析,提出渗透系数比的概念,分析随渗透系数比的变化,枯水期孔压在空间维度上的具体分布及其所对应的边坡稳定性变化规律.分析在丰水期前缘有无堵塞的2种情况下,随降雨时间持续期的变化,滑面附近孔压的时空变化规律,以及其对边坡稳定系数的影响.对工程实例进行分析研究,结果表明丰水期边坡变形滞后于降雨及其产生的承压水作用.     

基于BOTDR监测技术抗滑桩上滑坡推力确定

针对目前滑坡推力确定方法研究中存在的问题及滑坡推力特征监测的要求,提出基于BOTDR监测数据确定滑坡推力的计算分析方法.通过在抗滑桩桩体内布置光纤传感器,监测抗滑桩在滑坡推力作用下的连续变形;应用抗滑桩桩身应变、弯矩及抗滑桩受力之间的函数关系,计算作用在抗滑桩上的水平推力.结果表明：利用BOTDR监测数据不但能够确定抗滑桩上作用滑坡推力的分布形式和大小,还能确定整个抗滑桩上的受力及滑面埋深.依据计算结果分析,同一排抗滑桩上的滑坡推力分布具有明显的分段特征,滑坡推力分布形式差别较大,靠近滑坡主轴线的中心段,滑坡推力最大,分布近似抛物线形;边缘段滑坡推力作用最弱,从边缘至中心段滑坡推力方向发生了偏转.     

抗滑桩内力的BOTDR监测分析

为了获取抗滑桩的内力分布数据及客观评价抗滑桩工作状态,通过在抗滑桩上布置光纤传感器,对抗滑桩进行桩身应变监测.研究结果表明：该种测量方法实现从抗滑桩浇注完成至滑坡推力作用整个过程的应变变化过程的监测,成功采集到抗滑桩受力过程中桩身任意深度处的应变;抗滑桩浇注完成后,由于混凝土凝固,首先有一个桩身收缩的过程,达到稳定的时间约4个月;选取桩身收缩应变完成点作为计算初值,再依据钢筋混凝土构件计算理论,对抗滑桩的轴向应力进行计算分析,得出抗滑桩目前的安全状态评价结论.     

真空预压法加固路堤软基的工程实例分析

0　前　　言 近年来随着天津港建设的迅猛发展,围海造路工程的增多,水力吹填的施工方法被广泛采用。这就使得在天津港港区内,部分地面5～6m以下的深度范围内,分布着吹填上来的海底淤泥质土,道路、集装箱堆场以及各种设施的建设都要在这种地基上进行,吹填土无疑是欠固结土,具有很高的含水率和很低的强度。天津港地区还广泛分布着深厚的软黏土土层,它们的承载力仍然很低。所以在天津港地区进行任何施工以前必须对地基进行加固处理[1～5]。堆载预压法不适于加固这种地基,因为在这种非常软的软黏土地基上堆积几米高压载材料是相当困难的。真空预压法加固软黏土地基是一种行之有效的方法,且其加固时间相对较短,施工成本低[6,7]     

边坡失稳突变模型的非线性混沌分析

针对边坡失稳的突变问题,运用混沌理论,建立系统的尖点突变模型,并运用庞加莱映射法、李亚普诺夫指数法、分形维数法等多种方法来预测系统是否处于混沌。分析发现：外部环境因素的变化、滑坡面上软弱夹层介质的弹性区段与应变弱化区段的本构曲线拐点处的刚度比的变化、降雨量等因素的变化作为边坡系统的非线性扰动因素与边坡稳定性的响应会表现出复杂的非线性混沌关系。这种突变和混沌的非线性现象出现的条件分别是边坡发生突变性滑坡的突发因素和积累演化因素的表像。它对认识边坡突发性滑坡突变机理和突变累积性演化机理,并进一步预测、防治并控制滑坡有重要的意义。