高铁路基粗颗粒土非饱和水力学及微观特性研究

高铁路基粗颗粒土的水力学特性对路基内部水分运移及路基的长期累积变形有重要影响。采用了一种新型TDR与大直径渗透柱装置研究了不同压实度下高铁路基粗颗粒土的水力学特性,推导了考虑双层孔隙结构的不同干密度下的土水特征曲线模型。同时,由于土体的水力学特性与其微观结构密切相关,将水力学测试结果与扫描电镜实验以及压汞试验结果进行了对比分析。实验结果表明,随着压实度的增加,低吸力下,细粒含量为15%的路基填料的体积含水率降低,在高吸力下,体积含水率趋于一致。土体的微观特性结果显示,细粒含量为15%的路基填料中表现出双层孔隙结构,随着压实度的增加,大孔隙结构逐渐被压缩,而小孔隙结构则难以被压缩。微观测试结果与水力学测试结果一致,解释了不同压实度下路基填料的水分运移规律。     

桩承式加筋路堤受力机理及沉降分析

作为一种经济、有效的软土地基处理方法,桩承式加筋路堤在国内外已开始使用。把单桩处理区域及上部路堤等效为圆桩体,采用弹塑性有限元法分析了瞬时加载后地基中超静孔隙水压力的分布特征及消散过程,研究了加筋格栅的受力和路堤的沉降特性等,分析了桩长、桩间距及桩托板大小对桩体荷载分担比和路堤沉降的影响。研究结果表明,打桩后桩体所受荷载向下传递,地基中的初始最大孔隙水压力出现在桩端以下土层。打穿软土层情况下,路堤的沉降量决定于浅部桩间土的压缩,而未打穿情况下,路堤的沉降量决定于桩端以下软土层的压缩。桩长是控制路堤沉降的最主要因素,其次是桩间距和桩托板尺寸。最后对一个工程实例进行了分析。     

考虑非线性吸附时污染物在半无限黏土中的一维扩散解

在考虑分段吸附等温模式的基础上,建立了污染物在黏土中的一维扩散模型。并得到了简化求解条件下的解析解。模型引入了移动边界以说明当污染物在黏土孔隙水中的浓度达到某一较高值后,阻滞因子将发生显著变化。通过该解分析了黏土颗粒对污染物的这种非线性吸附特征对其在黏土中扩散的影响。算例分析表明本文解得到的计算结果介于不考虑吸附情形和考虑线性吸附情形得到的结果之间。对于文中算例,考虑线性等温线得到的污染物击穿时间为按本文解得到的击穿时间的2.2倍。因此,在浓度较大时,采用线性吸附等温模线会得到偏不安全的结果。该解相对较简单,并可用于验证各种数值模型,拟合试验数据等。     

利用桩顶加速度分析打桩时桩端土的静阻力

本文利用应力波理论建立了计算打桩时桩端土静阻力的公式。在该公式中，桩端土的静阻力可以直接从桩顶的加速度信号中获得的桩顶回弹和冲击力持续时间计算得到，并且计算结果和土阻尼无关。同时分别将本文方法和静力触探、击数法及ＣＡＳＥ法作了比较。结果表明，按本文方法计算的静阻力几乎和锤的落高及桩垫刚度无关。本文方法可以用于预估单桩承载力及控制桩的打入深度。     

TDR边坡监测系统的计算模型及试验初探

针对TDR(时域反射法 )技术在边坡监测中的应用 ,阐述了TDR边坡监测系统的组成及测试原理 ,建立了TDR测试系统的计算模型。结合试验数据 ,应用反馈系统理论计算分析了电磁波在同轴电缆中的传播特性及同轴电缆的剪切变形对TDR波形的影响 ,验证了本文计算模型的合理性     

板式轨道–路基相互作用及荷载传递规律的物理模型试验研究

全面地介绍了一种全比尺路基动力试验装置,可用于轨道结构与路基之间的动力相互作用以及路基和地基长期变形等方面的试验研究,报告了前期试验中针对高速铁路板式轨道与路基的动力相互作用以及列车轮轴荷载在轨道结构和路基中传递规律的一些重要结果。首先,总结了试验中列车荷载传递到轨道板上的分布规律,通过与理论模型的对比分析,提出了一种简便可靠的荷载分布简化模式用于路基的动静力分析;其次,分析了轨道结构和路基的动力响应与加载频率之间的关联性,并通过集中质量模型讨论了共振发生机理和共振频率的确定方法,结果表明系统存在一个共振频率在16 Hz左右,此时系统的各项动力响应达到最大;最后,通过不同频率加载试验确定了路基中沿深度方向动力附加荷载的衰减特性与加载频率之间的相关性。作为研究高速铁路路基和地基的一种有力的综合试验装置,该设备产生的大量试验数据将为进一步研究高速铁路路基中的岩土工程问题提供重要的支撑作用。     

大型风电机组群桩基础受荷特性及长期累积沉降控制

大型风电机组基础顶部的巨大倾覆弯矩是其承受的主要荷载,该倾覆弯矩将转化为单桩顶部的竖向作用力。由于风的周期性,作用在风电机组群桩基础顶部的荷载具有明显的循环特性。循环荷载作用下风电机组基础将产生不均匀沉降并倾斜,因而累积沉降控制是风电机组基础设计中的关键问题之一。分析了风电机组及其群桩基础的受荷特点,计算了典型风电机组的桩顶循环荷载谱。通过桩基循环模型试验发现桩顶循环荷载比小于临界值λmin时,桩顶无累积沉降发生,因而保证风电机组循环荷载比小于该临界值则可较好地控制风电机组基础的长期不均匀沉降。根据试验结果建立了偏压条件下桩基累积沉降与循环次数的关系,用于预测风电机组基础的长期附加不均匀沉降。     

基底不透水条件下埋置基础沉降的Biot固结理论解

基于Biot固结理论，分析了基底不透水，侧壁为半透水介质的埋置基础沉降随时间变化规律，采用Hankel和Laplace变换，简化固结控制方程，基底平面的渗流和接触应力采用级数逼近的方法模拟，获得了地基表面和基础底面任意点的位移积分形式解，运用反变换技术可以获得位移随时间的变化规律，该方法对于复合地基、沉井基础等地基的固结理论研究及工程设计均有一定的借鉴意义。     

基坑开挖旁侧盾构隧道结构横向受力与变形研究

针对基坑开挖旁侧盾构隧道结构横向受力和变形规律，提出了一种考虑围护结构变形影响的盾构隧道横向受力理论计算方法，并通过某实际工程三维有限元计算结果和干砂地层隧道旁侧基坑开挖离心模型试验结果，验证了隧道径向附加荷载理论计算方法的可靠性。结合该工程获取的围护桩水平位移、地表沉降、隧道变形和应变现场实测数据，探究了隧道横向受力-变形-内力之间的关联机制。结果表明：(1)隧道初始径向荷载呈“葫芦形”对称分布，侧方开挖引起隧道近基坑侧和拱顶外荷载减小，而远基坑侧和拱底外荷载增大，这与开挖引起的自由场地层位移和隧道位移相对大小有关，水平和竖向不均衡荷载由隧道纵向差异变形引起的环间剪切力平衡。(2)隧道椭圆形变形、朝基底方向的顺时针旋转角度和正负弯矩值随开挖不断增大。(3)隧道环向弯矩分布与螺栓相对位置关系密切相关，研究断面处近基坑侧拱腰附近存在螺栓，其将承担更多的环向拉应力；远基坑侧拱腰附近为混凝土管片，环向拉应力主要由管片承担，从而使得研究断面处隧道管片最大环向弯矩发生在远基坑侧拱腰位置。     

基于双分形级配模型参数的粗粒土渗透系数计算公式

粗粒土在自然界中分布广泛且在工程中应用普遍。渗透性是粗粒土的重要性质，对于同种粗粒土，因颗粒级配与孔隙特征几乎决定其渗透性，原则上其渗透系数应该可基于颗粒级配和孔隙特征参量计算得到。采用基于分形理论建立的双分形级配模型对粗粒土的连续级配、间断级配进行定量描述，以确定该级配模型的适用性并获得级配模型参数。在此基础上，基于双分形级配模型参数和Kozeny-Carman公式构造出包含级配参量及孔隙率的渗透系数计算公式。在论述了计算公式中各项物理意义后，基于现有文献的实测数据验证该计算公式的有效性。结果表明，双分形级配模型能准确唯一地定量描述粗粒土的颗粒级配；建立的含颗粒级配参量和孔隙率的粗粒土渗透系数计算公式是合理的，该公式适用于计算连续和间断级配粗粒土的渗透系数。