基于频率步进原理的TDR研制及在土体含水率测试中的应用

基于时域无载频脉冲原理的时域反射法(TDR)能够快速准确测试土体含水率,在岩土工程领域有广泛用途。但是目前TDR测定仪器均为进口,国外对中国实行技术封锁。介绍了一套基于频率步进原理的TDR,利用该原理信号源输出的频率分量能够精确获知,接收信号中的噪声有效被抑制;研制了探针转换器,避免在常态测试区域出现测试盲点,提高测试范围和精度。最后通过水、空气及土体3种介质中含水率测试对比试验,验证了新型TDR测试设备的有效性。     

基于分子动力学模拟技术的黏土矿物微观行为研究应用

黏土矿物是一类具有层状结构的硅酸盐矿物。土水相互作用对土体许多宏观力学响应、物质运移和传导起重要影响。现有的实验技术和手段即很难在物理上微观探测黏土从绝对干燥至含微量水分子的吸附过程,也很难实现黏土对放射性核素吸附过程的跟踪。使用分子动力学模拟对黏土矿物的水化性质及对放射性污染物吸附性能进行研究。以蛭石、高岭土及蒙脱土三种黏土矿物为研究对象,通过晶层间距、自扩散系数、径向分布函数、吸附复合物结构等模拟测试结果对蛭石的水化性能和黏土对放射性核素的吸附行为阐述。最后,对分子动力学模拟技术在岩土工程的应用发展进行了展望。     

MJS桩加固对上覆地铁运营隧道影响研究

以长沙地铁4号线下穿2号线运营隧道MJS水平桩加固工程为背景,对MJS水平桩施工期间周围地层孔压、2号线隧道附加应力、竖向位移进行监测分析,获得MJS水平桩施工对周围地层及运营隧道的影响规律。研究表明:MJS水平桩在钻孔期间,对周边地层孔压及隧道受力变形基本无影响;喷浆期间周围地层孔压增量随距离增加线性减小,隧道附加应力和竖向位移有明显变化,最大分别达到1.8 MPa和5.42 mm,但管片受力变形均处于允许范围内。表明MJS桩施工期间,隧道处于安全状态,研究可为类似工程提供参考。     

盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析

针对盾构隧道运行期管片破损问题,提出了利用具有优异的力学性能和耐久性能的超高性能混凝土（UHPC）材料加固管片的方法。建立了UHPC加固通缝拼装管片的三维非线性有限元模型,讨论了加固前后管片力学特性和变形行为,揭示了UHPC加固的承载机理和破坏模式。在此基础上,探讨了不同厚度、配筋率的UHPC加固层对加固效果的影响。研究表明,UHPC加固盾构隧道不仅能有效控制管片变形,提高结构承载力,并且在满足抗裂性能的条件下,顶底相对位移继续发展的容许值可以达到厘米级。该文研究将为隧道管片加固提供新思路。     

饱和土中球形空腔稳态振动及其在基桩中的应用

利用Ｂｉｏｔ饱和土波动理论求解了饱和土中球形空腔内部受周期性动荷载作用下的动力响应，并分析了球形空腔表面排水条件和振动频率对位移和孔隙水压力的影响。利用上述结果分析了桩在稳态振动下桩端的刚度和阻尼。     

回填软土中管道上浮力测试及计算方法

管道已成为中国油气等流体输送的重要方式,在沿海软土地区中浅埋管道上浮事故屡有发生,严重威胁着能源生命线工程的安全。研发了一套回填软土中浅埋管道上浮力测试的装置及方法,针对常用输气管道开展了足尺模型试验,获得了不同扰动程度软土中的管-土相互作用及管道上浮力,揭示了回填软土中管道的上浮机理。基于多批次不同扰动程度软土中管道上浮力的测试结果,提出了与回填软土不排水剪强度相关的管道上浮力计算方法。     

分层土中变截面桩振动问题半解析解的研究

本文首先考虑桩端的弹性阻尼支承,建立了具有多个变截面的桩与分层土相互作用的数学模型。其次,采用积分变换法对该模型进行了求解,得到了在桩顶任意荷载激振下桩顶振动响应的半解析解。最后,获得了瞬态半个正弦波荷载作用下桩顶速度响应的半解析解,并且研究了激振力的持续时间、变截面程度对桩顶速度是域响应的影响。     

不同水平偏心距下群桩内力变化规律试验研究

 为研究不同偏心距下水平加载群桩性状和内力分配规律,开展饱和粉土中2组3×3钢管桩群桩(偏心距分别为e = 11D和6D,D为桩径)大尺寸模型试验。试验结果显示,扭矩荷载和水平荷载存在着显著耦合效应,外加扭矩显著降低群桩水平承载能力;群桩中,各基桩桩头内力表现出明显的差别,少数基桩承担大部分荷载,且随着偏心距增加,差别更加明显;桩头水平剪力与扭转抗力对抵抗外加扭矩都发挥着重要作用,随着外荷载的增加,水平剪力所占比重明显增大。     

刚性单桩竖向循环加载模型试验研究

刚性桩在高铁低矮路堤加固中广泛应用。利用浙江大学大型地基与边坡工程模型试验系统,开展了饱和粉土地基中刚性单桩动力加载大比例模型试验,对不同静偏荷载及循环荷载组合作用下的桩基性状进行了研究。通过模型桩身安装的各类传感器,对桩顶累积沉降、桩身轴力、桩–土界面孔压及正应力变化进行了监测。试验发现,循环剪切会引起桩–土界面土颗粒重排,导致桩–土界面孔压及有效应力状态发生改变。循环荷载比 CLR 对桩基累积沉降、桩侧应力状态发展影响显著。根据试验结果,对累积沉降发展规律进行了归纳,分析并讨论了桩侧应力状态变化机理。