强夯加固机理的大变形数值分析

强夯过程的动力响应问题非常复杂,理论上难以用解析方法进行分析和求解,目前已有的数值分析方法多为小变形分析方法.考虑到强夯过程中实际土体的变形基本上属于大变形,因此采用大变形几何非线性有限元法分析强夯加固机理.在强夯计算模型中,引入P波阻尼和S波阻尼的概念来说明土体的材料阻尼特性,同时运用改进人工边界法来模拟波在人工边界上的传播.为了保证模型的网格稳定,计算程序中增加了液化单元分析.通过一个工程实例,对其加固深度、变形特征、应力分布进行了数值分析,对比结果验证了强夯大变形分析的正确性     

饱和砂土中球形洞室的瞬态动力响应

本文视饮和砂土为流固两相介质,采用工程上通用的土力学模模型,利用Ｌａｐｌａｃｅ变换求解了饱和砂土中球形洞室瞬态响应问题。     

直立方桩上涌潮压力动态测试及分析研究

本文首先介绍了钱塘江涌潮特性及涌潮压力的现场动态测试,通过对测试数据的分析,揭示了直立方桩上涌潮压力的部分规律.然后采用涌潮冲击力、Morison波浪力及迎流面与背流面静水压力差三者相互叠加的方法计算直立方桩上的涌潮压力.通过计算结果与实测结果对比,基本一致,说明用此半经验半理论公式预测涌潮压力是可行的.最后在实测数据的基础上用此方法反演出方桩的冲击系数Cs,对实际工程中涌潮压力的计算有一定的参考意义。     

循环球应力对饱和软黏土动应变发展规律的影响及其作用机制

 循环球应力在土体动应力场中是普遍存在的,但是在以往的研究中往往被忽视。基于循环围压动三轴试验,通过循环围压和循环偏应力的耦合,初步研究循环球应力对饱和软黏土动应变发展规律的影响,并分析其作用机制。试验结果表明：循环球应力的存在不但改变动应变的发展速度,而且改变最大压应变与最大拉应变的比值,这种影响不但与循环球应力与循环偏应力的相位差有关,而且与循环偏应力的幅值有关。当相位差为180°时,压应变发展速度更快,而当相位差为0°时,拉应变发展速度更快。基于试验结果,分别从总应力和有效应力的角度解释循环球应力影响动应变发展规律的作用机制。     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明:满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%～20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4～0.45倍基坑深度。     

移动列车荷载作用下路轨系统及饱和半空间土体动力响应

利用Fourier变换对移动列车荷载作用下铁路系统和饱和半空间土体的动力响应问题进行研究。将整个系统分为上覆路轨系统和下卧土体分别求解,并通过应力、位移边界条件进行耦合。对于路轨系统,将钢轨简化为无限长弹性Euler梁;将枕木简化为连续质量块;对道渣层采用Cosserat模型。对于下卧饱和土体,由忽略土体自重的Biot波动方程出发,利用Fourier变换对Biot波动方程进行求解。在Fourier变换域内,联立铁路系统和下卧土体的动力方程,求解列车荷载作用下钢轨位移、加速度,土体位移、加速度及孔隙水压力表达式。利用数值积分方法对表达式进行Fourier逆变换,得到钢轨位移、加速度,土体位移、加速度及孔隙水压力在时域内的表达式。计算结果表明,水相介质与荷载移动速度都对路轨系统和土体动力响应有很大影响。当列车移动速度较低时,饱和多孔介质和弹性介质的位移响应仅在幅值上有区别,但当列车移动速度超过土体Rayleigh波速时,饱和多孔介质与弹性介质的动力响应有很大区别。     

饱和地基上刚性条形基础的竖向振动分析

基于Biot动力方程,研究了饱和均质弹性半空间上刚性条形基础的竖向振动问题。通过Fourier积分变换求解了饱和土的动力控制方程,并结合上边界为混合边界的条件得到了刚性条形基础的竖向振动对偶积分方程,利用正交多项式对偶积分方程转化为求解一组线性代数方程组,得到了动力柔度系数随无量纲频率的关系曲线;同时,将其退化到单相弹性半空间,得到了单相弹性半空间上刚性条形基础竖向振动的动力柔度系数,并进行了对比。数值分析结果表明:对于饱和半空间上刚性条形基础的竖向振动,动力渗透系数较大时,动力渗透系数对动力柔度系数的影响较大,而当动力渗透系数较小时,则可以忽略动力渗透系数对动力柔度系数的影响。此外,动力柔度系数基本上不受土体参数泊松比的影响,且实部和虚部的绝对值均小于退化到单相弹性半空间上的值。     

基于修正Iwan模型的软黏土动应力–应变关系研究

在循环荷载作用下,饱和软黏土由于孔压上升和结构重塑会发生应变软化;同时会产生累积塑性应变。而且,当存在初始偏应力时,累积塑性应变的发展速率加快,并随着循环次数的增加,滞回圈明显向右滑移。正基于此,本文通过对杭州正常固结饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验,首先建立考虑不同动应力、初始偏应力下正常固结软黏土的软化指数经验模型;然后将软化模型引入Iwan串联模型中考虑循环软化的影响;同时再串联一理想刚塑性元件,模拟循环过程中产生的累积塑性应变;最后结合Masing准则对软黏土的动应力–应变关系进行了描述。通过对试验值进行模拟以及与其他模型的对比分析,初步证明了模型的合理性和有效性。     

弹性模量对坝体混凝土防渗墙应力变形影响分析

虽然Goodman单元广泛运用于接触面的模拟,但是其法向连杆刚度构造特征使其存在着接触面两侧单元相互嵌入和法向应力计算偏差两大缺陷。通过对Goodman接触面单元在受压时法向应力偏差和接触面相互嵌入这两个缺陷进行分析和修正,提出了改进Goodman单元接触面的方法:单元厚度为s,当受压法向位移小于s时采用弹簧连接,大于s时采用刚性连杆连接。利用改进Goodman单元来模拟接触面,对采用低弹模混凝土防渗墙的某土石坝进行了数值计算分析,同时分析了弹性模量对坝体混凝土防渗墙应力变形的影响。     

水泥搅拌桩加固坝基动力响应分析

以Biot固结方程为基础,采用有效应力法对水泥搅拌桩复合地基及细砂土层进行动力响应及液化分析。该法考虑了阻尼等因素的影响,将应力、位移及孔压等量耦合于Biot固结方程之中,从而可以计算地震期间的孔隙水压力、速度、正应力及剪应力的发展全过程,并探讨了上覆荷载、水泥搅拌桩桩长、置换率等因素对场地动力响应及液化的影响,对地基抗震设计及研究具有一定的指导意义。