既有隧道在上覆基坑卸荷下的形变响应简化算法

基坑开挖将打破土体原有应力场,对下卧隧道产生不利影响。鉴于此,提出一计算既有隧道在上覆基坑卸荷影响下的形变响应简化计算法。首先,利用搁置于Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁来模拟既有隧道,分析中,采用可考虑隧道埋深影响的地基反力系数;其次,借助于Mindlin解给出基坑开挖所引起的隧道轴线位置处的土体自由位移;然后,再结合隧道-地基土的位移耦合条件建立起隧道的变形控制方程;最后,通过有限差分法给出基坑开挖引起的下卧既有隧道的纵向响应解答。通过与三维有限元和既有理论解的对比验证了所提方法的准确性和适用性。接着对不同因素对隧道形变响应的影响做了参数分析,包括:隧道埋深、基坑-隧道相对空间位置、基坑开挖深度、基坑几何形状、隧道-地基土的相对刚度等。在此基础之上,进一步提出下卧隧道在上覆基坑开挖卸荷影响下的最大竖向位移简化预测公式。上述研究结论可为类似工程提供一定理论支持。     

考虑渗透性的水–土压力计算方法

在弱渗透性黏性土中,水–土压力的计算采用“水土分算”还是“水土合算”一直是学术界和工程界有争论的问题。上述两种土压力计算方法只考虑了极端情况,没有充分考虑土体的物理特性,计算结果差异很大。笔者根据不同土具有不同渗透性这一基本物理特性,提出考虑渗透性的水–土压力计算方法,该方法概念明确,适用范围更广,可以实现从无黏性土到黏性土的水–土压力计算且具有连续性 ,最后通过算例验证了该方法的合理性。     

基于裂离参量的粒状土颗粒破碎量化方法

以粒组为分析对象,将颗粒破碎引起粒状土级配变化的过程划分为3个阶段。在此基础上,针对单个粒组与粒状土整体的颗粒破碎情况分别提出了裂离比R_k与加权裂离率B_d的新概念。在进行等比级数简化假设的基础上,给出了两者的计算方法。研究已有文献中搜集的21组颗粒破碎试验资料发现：在所研究的围压范围内,对于不同粒状土材料,B_d-均呈现出线性关系。且对于多数试验结果,该关系存在一个明显的斜率折点。综合考虑围压、母岩强度与原始级配对B_d的影响发现,对于灰岩、角砾岩、砂岩料等不同粒状土材料,B_d的变化规律具有归一性。整理已有试验资料中不同粒状土的加权裂离率B_d与破碎率B_g发现,B_d与B_g间存在一定的指数化关系。最后通过优势分析,指出基于裂离参量的粒状土颗粒破碎量化方法有其自身的特点与优势,具备广阔的研究前景。     

硫氧镁水泥固化沿海风电场滩涂软土加固机理及微观特性分析

沿海风电场滩涂软土含水率高,压缩性大,必须对其加固才能进行风电基础施工。为研究硫氧镁水泥固化滩涂软土的加固机理及微观特性,开展了硫氧镁水泥复合固化剂加固滩涂软土的XRD试验以及不同初始含水量（w）、固化剂掺量（Wg）和龄期（T）下固化滩涂软土的扫描电镜（SEM）试验,利用图像处理技术研究固化滩涂软土微观孔隙、微观颗粒形态以及接触面积率（RCA）受Wg、w和T影响的规律。研究结果发现,固化滩涂软土主要由石英、5Mg（OH）₂·MgSO₄·7H₂O相（简称5·1·7相）、白云石、叶腊石、M-F-A-S凝胶相以及少许CaO和MgO构成,固化机理包括改性硫氧镁水泥的水解和水化反应、离子交换及填充作用和碳酸化作用,固化滩涂软土微观孔隙可分为凝胶、接触和骨架3种类型,固体颗粒呈叶片状、颗粒状和凝块状3种形态。微观结构参数（RCA）与宏观力学参数,即初始切线模量Ei和强度指标（c和φ）均随w的增加而减小,随着Wg和T的增加而增大。最后建立了固化滩涂软土的RCA与Ei、c、φ之间的函数关系。     

基坑开挖力学响应和预报参数的边界效应

本文针对基坑开挖过程土体性态参数和围护结构力学响应的不确定性研究计算参数的边界效应，探讨建立基坑开挖力学响应的预报机制。     

既有单桩在邻近基坑开挖下的水平向响应简化分析

为了探究既有单桩在邻近基坑开挖作用下的水平向响应规律,提出基于虚拟镜像技术的基坑开挖引起邻近单桩水平向响应解析解. 发挥基坑围护结构变形易于实测的优势,借鉴虚拟镜像技术,考虑土体位移的实际情况,修正土体的等量径向移动模式,推导出土体非等量径向移动模式下基坑开挖引起的坑外土体水平位移场. 基于Pasternak双参数地基,引入修正地基反力模量以考虑埋深效应,利用两阶段法,将土体水平自由位移场视为外荷载施加于邻近单桩,建立在邻近基坑开挖扰动下既有单桩的水平向位移控制方程. 与三维有限元数值模型、既有理论解及已发表案例的工程实测数据的对比,验证该方法的正确性及适用性. 参数分析表明：提高地基反力系数和单桩抗弯刚度有助于减小单桩最大水平位移;当桩与基坑间距较远时,单桩最大水平位移几乎不再受自身抗弯刚度的影响.     

含腐殖酸软土的固化试验研究

深层搅拌法在加固含有腐殖酸的软土时失去了效用，需要添加促进剂来消除腐殖酸的影响.在去除有机质的黏质粉土中加入腐殖酸，研究了经某种液态添加剂改良后的水泥土特性.结果表明，添加剂消除胡敏酸影响的效果最显著，腐殖酸次之；添加剂在水泥质量分数大于10%时才表现出明显的增强效果，在水泥质量分数不变的情况下，仅提高添加剂的质量分数，固化土强度的增幅较小，添加剂相对于水泥的质量分数取0.15%为宜；当水与水泥质量比从0.45提高到0.75时，固化土的强度逐渐降低，但与水泥土相比，水与水泥质量比对固化土强度的影响较小；固化土的后期强度增长明显大于水泥土，当采用该种水泥土添加剂进行工程设计时，可适当考虑后期强度的增长.     

超固结土的蛋形弹塑性本构模型

为了描述超固结软土在不同应力条件下的强度变形特征,以蛋形函数为基本框架,建立并发展适用于超固结土体的弹塑性本构模型. 通过对一系列超固结土应力路径三轴压缩试验结果的分析,探讨土体在超固结状态下塑性应变的发展规律(剪胀/剪缩). 在先前提出的旋转塑性势面流动法则基础上对其进行发展与改进,引入峰值应力比,构建剪胀状态下归一化塑性势面旋转角与应力状态参数之间的近似线性关系,以满足超固结土的塑性变形特性. 结合基于等效硬化参量的广义塑性功硬化原理构建超固结软土的蛋形弹塑性本构模型. 将三轴压缩试验数据与数值预测结果进行对比以验证模型有效性,结果表明该模型可以有效反映超固结软土在不同加载条件下的应力应变特性,比如软化与剪胀.     

考虑时效和土拱效应桩 锚基坑土压力计算方法

根据横向受荷桩的p-y曲线方程,引入时间效应因子,考虑到土拱效应对桩-锚支护结构土压力的影响,提出了一种新的土压力计算方法.该方法既考虑了支护结构位移非线性的影响,又包含了时间效应和土拱效应对土压力的贡献.算例表明,该方法与实测结果比较相符.对墙土摩擦角部分发挥和全部发挥对土压力的影响进行了探讨.结果表明,墙土摩擦角的发挥程度对锚杆处的土压力有一定的影响.为安全起见,建议在涉及土拱效应的工程计算中,按墙土摩擦角充分发挥进行计算.