持续浸泡下硬黏土强度劣化试验研究

引江济淮工程岸坡广泛分布的硬黏土，经历河水持续浸泡后，会对岸坡稳定造成重大影响。为了探究硬黏土在持续浸泡下的强度劣化机制，以引江济淮合肥段岸坡硬黏土为研究对象，设计持续浸泡试验，结合三轴压缩试验、矿物成分分析试验、微观结构试验和浸泡液离子含量试验，研究持续浸泡下硬黏土的强度劣化机制。结果表明：持续浸泡下硬黏土强度会发生劣化，30 d内劣化明显，30 d后劣化减弱且趋于平缓；硬黏土中的方解石质量分数随浸泡时长的增加，呈指数降低趋势，浸泡液中Ca²⁺质量体积分数呈对数增加趋势；随浸泡时长的增加，试样表面微孔隙数量增多，尺寸增大，30 d内增加速度较快，30 d后增加速度减缓趋于平稳。硬黏土持续浸泡后强度劣化是由亲水性黏土矿物吸水膨胀和土体内部充当“骨架”的方解石发生溶蚀共同导致的。     

干湿循环作用下老黏土抗剪强度劣化试验研究

为了探究干湿循环作用下老黏土抗剪强度的劣化机制,以引江济淮工程江淮沟通段广泛分布的老黏土为研究对象,开展了0～12次干湿循环试验并记录其开裂过程,利用数字图像处理软件半定量分析老黏土试样表面二维可视裂隙率变化;而后系统开展三轴压缩试验、SEM测试试验,从微细观结构角度揭示了干湿循环作用下老黏土抗剪强度的劣化机制。结果显示：试样的黏聚力在前4次干湿循环内显著下降,随后趋于稳定,而内摩擦角则呈现无规律波动趋势;干湿循环过程中试样表面的裂隙从四周向中间发展,裂隙的数量及宽度逐渐增加;干湿循环作用会使得试样表面的孔隙数量逐渐增加,结构从致密变得松散。结果表明,干湿循环作用下老黏土宏观强度的下降是其内部黏土矿物水化作用的结果,黏土矿物周期性胀缩产生的不均匀应力会反复作用于土体的微细观结构,造成试样内部的裂隙不断扩展和贯通,是试样黏聚力下降的根本原因。     

考虑管片环间接头弱化的新建隧道上穿引起既有盾构隧道纵向变形分析

探究新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形规律,对进一步评估并减少新建隧道施工对既有盾构隧道的不利影响具有重要的现实意义。现有解析方法多是将既有盾构隧道简化为搁置于线弹性地基上的等效连续梁,不能考虑隧道管片环间接头的弱化和土体非线性变形特征。首先,引入接头非连续盾构隧道模型和非线性Pasternak地基模型来考虑隧道管片环间接头的弱化及隧道–地基的非线性作用,推导得到新建隧道上穿开挖下既有盾构隧道纵向变形控制微分方程;其次通过有限差分法和牛顿迭代法求解得到既有盾构隧道纵向变形的数值解答;最后,对2个工程案例及常用等效连续梁模型对比验证。研究结果表明：等效连续梁模型计算得到的隧道纵向变形表现为连续特征,而所提方法考虑了隧道接头弱化作用,得到的隧道纵向变形表现为非连续特征,隧道纵向位移和弯矩在接头处会发生突变。通过参数分析可知,增加新旧隧道间净距可有效减少既有盾构隧道的隆起变形、弯矩和环间接头张开量;随着管片长度增加,既有盾构隧道的隆起位移略有减少,但是管片间环间张开量及弯矩随之增大;增加环间接头的刚度可有效减少既有盾构隧道的竖向位移和张开量,但是会导致隧道弯矩增加。     

冲刷条件下单桩基础水平承载特性数值分析

研究冲刷作用对桩基础水平承载性能的影响具有重要意义。利用三维有限元对冲刷条件下砂土中单桩的水平承载特性进行研究,得到冲刷效应对单桩基础水平承载性能的影响规律。结果表明,冲刷会造成基础承载力下降显著,必须采取合理措施进行保护。     

冲孔灌注桩桩底沉渣问题分析与探讨

文章以某大厦桩基工程为背景,从基础选型的角度对冲孔灌注桩作了详细介绍,剖析了冲孔灌注桩桩底出现的沉渣问题,且对此提出了补强方案,为冲孔灌注桩技术在工程项目上的广泛推广提供了参考价值。     

基于MATLAB工程实验数据拟合与分析

运用MATLAB的最小二乘曲线拟合功能,从而寻找吻合度较高的函数来拟合实际工程数据,得出其变化规律。文章首先介绍了最小二乘法原理及相关计算公式,然后分别利用专业函数绘图软件Origin和MATLAB对实验数据进行拟合,通过对比Origin软件和最小二乘法计算的曲线,得到二者拟合得到的二次函数是相同的,并在此基础上说明了两者的优劣。     

附加减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构振动台试验研究

为研究附加减震外挂墙板结构的抗震性能,设计并制作了一个1/2缩尺的单跨两层钢筋混凝土框架结构模型,并在结构的Y方向附加减震外挂墙板形成减震结构,X方向未布置墙板,形成作为对比的抗震结构。选取两条天然地震动,分别对结构Y方向和X方向施加单向地震动,进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的振动台试验,对比研究了两种结构的动力特性和地震响应。试验结果表明：在设防地震和罕遇地震作用下,减震结构的损伤程度和地震响应均小于抗震结构,表现出良好的减震效果;两种结构损伤最大位置均出现在框架梁端和柱底,减震外挂墙板未改变主体结构的损伤模式;试验过程中,U形金属消能器能够产生预期的履带式滚动变形,且基本保持完好;罕遇地震作用下,外挂墙板仍保持完好,表明该结构体系可有效控制外挂墙板的损伤。     

地表堆载下盾构隧道纵向非线性变形简化解析解

既有盾构隧道在地表堆载下将会导致纵向不均匀沉降,威胁地铁列车的安全。目前地表堆载下盾构隧道的沉降预测方法没考虑到土体变形非线性的特点。基于所提的非线性地基模型,推导得到在地表堆载影响下盾构隧道纵向非线性变形简化解析解。地表堆载引起的隧道附加荷载通过Boussinesq解估算,通过连续梁模拟隧道的变形,推导得到在地表附加荷载下盾构隧道沉降的微分方程,引入有限差分法与Newton迭代法相互结合数值求解方法。通过三维有限元结果验证了其正确性,可以为在地表堆载下盾构隧道的沉降变形预测提供理论支持。     

有孔管桩力学性能有限元数值分析

文章以钢管桩为研究对象,采用有限元数值分析方法建立无孔和3种不同孔径有孔钢管桩三维模型,得到桩身发生屈服破坏和极限破坏时的应力云图和位移云图,对比分析竖向荷载作用下桩身开孔设计对桩身力学性能的影响,为预制管桩新技术的应用与发展提供技术参考。     

高性能异型预制桩与水陆两用施工装备成套技术研发及应用

项目组针对传统混凝土预制桩存在抗拔、抗水平承载力低及预制桩焊接接头质量难以保证等不足,易给建设工程埋下质量安全隐患,开展了高性能异型预制桩与水陆两用施工装备成套技术研发.采用室内模拟试验、数值分析和工程实践验证等方法,在新桩型研发方面,研发了螺锁式无端板预应力混凝土异型预制桩、纤维增强复合筋材与预应力钢筋混合配筋的新型复合配筋管桩等新桩型;在理论和设计方面,提出了异型管桩的竖向极限承载力和沉降计算公式;结合现场测试成果,提出了一种基于静力触探试验指标的开口异型混凝土预制桩承载力设计计算方法;在施工装备方面,研发了一种能够同时在陆地、水域、沼泽地等区域行走施工的新型水陆两用自行式打桩机.研究成果已在建筑、交通、水利、能源等多行业近千项工程中得到成功推广应用,经济社会环境效益显著.