边载条件下CFG桩复合地基桩土应力比的模型试验研究

随着高层建筑的日益增多,很多复合地基存在边载效应,边载效应下的桩土受力性质,是目前需要解决的一个重要课题.利用大型试验台——中国矿业大学城市地下工程相似模拟试验系统,进行了10组模型试验.试验分析了有边载情况下荷载、桩长、褥垫层厚度、加固区土体模量及边载水平对复合地基桩土应力比的影响,并根据试验数据经线性回归得到桩土应力比的经验公式.该公式与模型试验数据相比较达到较高的精度,可以直接应用于工程设计.     

粒化高炉矿渣微粉固化淤泥质土的动力特性及微观机理

采用不同掺量的粒化高炉矿渣微粉(GGBS)对淤泥质土进行固化处理,利用动三轴试验,确定GGBS的最优掺量,并分析最优掺量固化土在不同围压下的动强度、动弹性模量和动阻尼比的变化规律,最后利用SEM和EDS分析固化土的微观结构和元素变化,揭示其固化机理。结果表明,当GGBS掺量为20%(质量分数,下同)时,固化土动强度呈台阶式增大,20%为最优掺量。20%掺量固化土动强度是淤泥质土的2～4倍,增大45～60 kPa,动弹性模量最大值是淤泥质土的3~4倍,动阻尼比相对减小,100 kPa和150 kPa围压下动阻尼比减小尤为明显。SEM照片显示,20%GGBS掺量的固化土颗粒成团聚状,颗粒间的孔隙大大降低,土体变得相对致密。EDS能谱显示,大量的Ca²⁺发生离子交换团粒化作用,从而增强了土颗粒之间的结合力,土颗粒的内摩擦角变大,土体的强度也随之提高。     

强夯加固吹填地基振动传递机理及减振措施研究

根据曹妃甸工业区的强夯工程实例,研究了不同夯击能下强夯振动在沿海吹填地基中的衰减规律,提出了水平方向和垂直方向加速度的衰减经验公式.研究分析了在不同深度、宽度及充填物条件下隔振沟对强夯振动传递的影响和减振效果.结果表明,隔振沟深度对减振效果有较大影响,深度越深减振效果越好,但存在极限深度,在吹填地基情况下隔振沟深度一般不超过3m或被保护地下结构物(包括桩基或其他深基础)深度的1/5.     

地铁隧道局部水平冻结模拟试验研究

北京地铁大北窑区间隧道局部水平冻结施工工程，距大北窑车站东侧40m，该段地铁隧道地面为交通枢纽，隧道施工时出现流砂坍塌，为保障地面立交桥的安全畅通，隔断门向西40m隧道采用局部水平冻结法施工。为研究冻结过程中产生的冻胀量和融降量及水平冻结过程中温度、压力等变化的情况，建立了一套以相似理论为基础的物理模型试验系统，对该工程先后进行了冻结和冻融过程的相似模拟试验。     

复合地基力学性状分析及变刚度可行性研究

通过中国矿业大学城市地下工程相似模拟试验系统，完成了2组模型试验。试验表明，在竖向荷载作用下，等桩长群桩复合地基存在着较大的差异沉降。在模型试验和数值模拟的基础上，分析了复合地基在竖向荷载作用下的力学性状，对采用改变桩长、桩径、桩体模量等方法实现变刚度复合地基的方案进行了研究。     

强夯加固曹妃甸吹填地基振动影响范围的模型试验研究

结合曹妃甸工业区强夯产生振动破坏的工程实践,自主研发强夯振动监测的大型模型试验台,通过两个方面确定强夯振动影响范围:首先,对强夯产生的振动加速度时程进行研究分析,得到水平加速度在吹填地基中的衰减规律及衰减计算公式,根据振动加速度小于0.1g时,建筑物基本是安全的,确定曹妃甸地区不同夯击能下的振动影响范围;其次,根据实测CFG群桩模型中单桩的受力情况,拟合得到桩身最大拉应力与夯击能和距夯点距离的关系式,进而根据混凝土的极限拉应力确定强夯振动影响范围。     

土体侧向位移对周边复合地基力学性状影响研究

以唐山市南湖某工程基坑开挖为例,利用ANSYS有限元软件,建立了土体侧向位移对周边CFG桩复合地基力学性状的影响研究模型,分析了土体侧移时CFG桩复合地基的桩体、桩间土的水平位移、应力分布规律,提出了考虑开挖深度、开挖距离时桩体位移的计算公式。     

基坑工程首道内支撑采用P-CFST的工程实例研究

针对北京地铁17号线某盾构竖井基坑工程开挖深度大、作业空间小的难点,围护结构首道支撑位置采用新型装配式钢管混凝土（简称P-CFST）支撑结构,扩大了支撑间距,便于基坑开挖、出土和支撑架设作业. 利用ABAQUS软件建立三维有限元模型,开展基坑开挖全过程数值模拟. 在工程实施过程中,对支撑轴力、围护桩水平位移、桩顶水平位移和地表沉降进行系统监测,保证了P-CFST支撑和钢支撑组合支护下的基坑施工安全,研究盾构竖井围护结构变形的空间效应、地表沉降曲面形态、不同位置处的支撑轴力关系等. 由模拟和监测结果的分析表明：围护桩同一深度上变形呈现抛物线形状或“盆形”,空间效应对盾构井围护结构变形的影响主要发生在距离基坑阴角小于8 m的范围内;基坑附近地表沉降等值线形状经过“圆弧形”-“陀螺形”-“梯形”变化,最大地表沉降位置经历由近及远、再向基坑靠近的移动过程;首道P-CFST支撑轴力对地层开挖、支撑架设等工况的影响更加敏感,大于架设深度更大的2、4道钢支撑轴力. 盾构竖井基坑工程内撑式围护结构首道支撑选用高刚度、高承载力的P-CFST内支撑,扩大了设计间距,围护结构和周围地层变形得到了有效控制.     

地铁隧道水平冻结施工地表变形特性的模拟研究

冻结施工是软弱含水土层中施工的辅助方法之一，北京地铁大北窑车站区间隧道水平冻结施工工程是我国首例隧道水平冻结施工。以该工程为原型工程，建立了一套以相似理论为基础的物理模型试验系统，开展了冻结及冻融现象的试验研究，对冻结与冻融过程中地表变形进行了分析研究，得出其变化规律和经验公式，可为以后的水平冻结施工技术的扩大应用提供部分理论依据和参考。     

复合地基褥垫层作用的模拟与模型试验的对比

应用ANSYS数值模拟、物理模型试验相结合的方法，对复合地基褥垫层的作用随厚度变化的规律进行了研究，在数值模拟结果的基础上，以物理模型试验对数值模拟的结论加以验证。