强夯加固回填土地基振动特性的三维数值模拟

基于ABAQUS有限元软件,采用大变形几何非线性三维有限元方法对回填土地基强夯施工引起的振动特性进行了研究.在有限元分析中,提出了强夯塑性加固区的判断标准,考虑每次夯击后回填土体塑性区的开展范围并对加固区内的土性参数进行调整,以此实现对强夯多次夯击过程的模拟.在此基础上分析了土体振动加速度、速度的特性及其变化规律,以及夯击能量对于土体振动特性的影响.在研究振动加速度峰值和速度峰值的衰减特征的基础上,得到了回填土地基强夯振动的影响范围.计算结果与实测数据吻合较好,验证了研究方法的可靠性.研究方法和结论对类似的强夯工程有一定的参考价值.     

饱和地基中埋置基础摇摆振动的动力放大系数

基于Biot动力控制方程,研究均质饱和半空间中埋置刚性圆柱基础在摇摆简谐力矩作用下的振动特性.土与基础在四周及基底保持完全黏着接触,相互之间无滑移.利用一种简化的解析方法求解相应的动力响应问题,并给出埋置基础摇摆振动时的动力放大系数随量纲一激振频率的变化曲线.为验证本文结果的正确性,将地基退化为单相弹性介质,计算相应的动力放大系数曲线,并与已有的结果进行对比.可以看出,量纲一激振频率、基础埋深比、基础质量比和渗透系数均对饱和地基中埋置基础摇摆振动的动力放大系数有很大的影响.     

不同类型岩爆孕育过程中震源体积自相似分布的分形特征分析

岩爆严重威胁着深部岩体隧洞的施工安全,并造成大量的人员伤亡及财产损失。在深部岩体隧洞岩爆灾害的孕育及发生过程经常伴随一系列的微震事件;通过针对微震事件发生的时间、空间位置、数量多少、能量大小及震源体积分布等特征参数进行分析,有助于认识岩体的破裂机制,进而为岩爆等动力地质灾害的研究与防治提供理论基础。采用理论分析与微震监测相结合的研究手段,基于锦屏Ⅱ级水电站深埋引水隧洞施工过程中大量不同类型（即时性应变–结构面滑移型岩爆、即时性应变型岩爆）、不同等级即时性岩爆的典型案例,针对岩爆孕育及发生的动态过程展开震源体积分布的自相似特征及分形行为研究。结果表明：深部岩体隧洞开挖即时性岩爆孕育过程中的微震源体积分布表现出良好的自相似性,其自相似系数均大于0.97;对于不同类型的即时性岩爆,其微震信息震源体积分形维数均随着岩爆孕育过程不断增加,岩爆发生时达到最大值的特征;应变–结构面滑移型岩爆过程中每天的震源体积分形维数分布在0.1～0.8范围内,应变型岩爆过程中每天的震源体积分形维数分布在0.4～1.3范围内,岩爆发生当天的分形维数均大于1.0。研究成果对高地应力条件下岩爆灾害动态预警体系的建立具有重要的指导意义,同时可为中国深部岩体隧洞开挖过程的安全设计提供必要的科学依据和支撑。     

涌潮荷载下桩式丁坝的动力响应

通过势流理论研究了简谐荷载作用下的无黏性流-圆桩-土体系统的动力响应。采用动力Winkler弹性地基梁模型模拟桩与土的相互作用，考虑无黏性流体和桩体的耦合作用，将圆桩散射的特征函数展开，由解析法给出了埋置在土中的圆桩在无黏性流体中的稳态动力响应。最后将实测的钱塘江涌潮冲击荷载用傅立叶变换展开成正余弦荷载。考虑由流体黏性引起的速度力和黏性阻尼的Morison公式的速度力分项，研究分析了涌潮作用下桩式丁坝的受力特性及桩身振动响应。计算结果表明：埋置桩的自振频率较高，而涌潮荷载中高频分量相对较小，所以涌潮下桩式     

基坑围护结构在周边局部荷载作用下的性状分析

以某基坑工程为实例，通过二维有限元软件PLAXIS，对基坑周边存在局部荷载的情况进行数值模拟，系统地研究了局部荷载的大小及其平面位置对围护结构的影响。结果表明，在周边局部荷载作用下，局部荷载数值越大，平面位置距基坑越近，对围护结构的影响就越不利，并对类似的局部荷载作用的工程设计和施工提供合理的参考和建议。     

回填土地基的强夯大变形分析

强夯过程中 ,夯坑周围土体存在局部大变形现象 ,用无限小变形假定将无法消除刚体位移的影响 ,必须采用大变形理论分析强夯加固机理。在强夯计算模型中 ,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。最后给出一个工程实例 ,验证了本文编制的大变形有限元程序。     

Gibson地基半透水边界一维固结分析

针对单层Gibson地基模型，研究了半透水边界饱和土层在各种荷载作用下有效应力以及固结度的变化．运用Laplace变换求得了频域内有效应力在任意荷载作用下的解，并结合数值Laplace逆变换，对几种常见荷载作用下的固结进行了讨论，通过具体算例研究了各土性参数对固结的影响．结果表明，半透水边界Gibson地基的一维固结与传统固结理论有一定的差异．     

非线性成层地基非平稳动力响应可靠度分析

针对非线性成层地基进行了随机动力有限元分析，求得地基土层的非平稳动力响应及其可靠度。
利用Hardin-Drnevich双曲线模型考虑土层的非线性，通过迭代计算得到土单元的剪切模量与阻尼比。引
入虚拟激励法，将地震加速度非平稳功率谱密度作为虚拟输入，运用有限元方法对土层进行地震响应分析
，得到地基各种动力响应的时变功率谱密度、时变根方差及不同阈值下的时变可靠度。计算结果表明，由
于土层非线性的影响，在非平稳地震输入下，地基系统的自振特性随时间而改变，响应的非平稳特性十分
明显。     

基坑底部土体裙边加固模型试验与数值模拟研究

为研究基坑底部土体裙边加固对基坑变形和内力的影响,分别对未进行坑底加固和采用坑底裙边加固2种工况进行模型试验。在填土过程中预先浇筑加固土体,实现坑底土体加固。在基坑开挖过程中对地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力进行监测。用有限元软件Abaqus对模型试验进行拓展,将基坑变形的计算结果进行极差分析。研究表明,对坑底土体采用裙边加固,可以有效地减小支护结构的侧向位移;坑顶地表沉降虽有减小,但效果不明显;桩身弯矩略小于未进行坑底加固的工况;土体开挖,桩随着坑底下某一点发生转动,造成桩上半部分土压力减小,桩底处土压力增大;裙边加固尺寸中深度相较于宽度对基坑的变形影响更大;土体加固深度与宽度超过一定范围,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,加固深度宜取0.3～0.4倍的开挖深度,宽度宜取0.35～0.45倍的开挖深度。     

局部能量释放率与微震相结合的岩爆动态预警指标

基于锦屏二级水电站引水隧洞、排水洞施工过程中的大量的微震信息以及不同等级的岩爆实例,运用数值计算与微震信息相结合的手段的对岩爆灾害进行研究。结果表明,局部能量释放率可以作为高地应力条件下隧洞开挖过程中围岩能量释放的指标,将其与微震监测数据相结合可以对深埋隧洞开挖过程中岩爆的强度、发生位置及范围进行预警:当局部能量释放率指标达到4×10⁵ J/m³以上,同时最大能量微震事件的能量值大于10⁵ J时,将发生强烈岩爆;当局部能量释放率指标介于10⁵~4×10⁵ J/m³之间,最大微震能量值在10⁴~10⁵ J之间时,具有中等或轻微岩爆风险;当局部能量释放率低于10⁵ J/m³,微震能量均值小于10⁴ J时,无岩爆风险。最后在施工过程中对上述预警指标进行运用,有效的抑制了岩爆灾害的发生。