掏土孔应力扰动法下的塑性区范围研究

针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压的形式模拟上部建筑荷载,利用长钉在掏土孔周围进行深度为50 mm的螺旋扰动,通过测量应力扰动前后的孔周土体应力并结合有限元模拟结果,得到实际塑性区范围,验证了塑性区半径公式的正确性。结果表明:当掏土孔半径为100 mm,应力扰动范围为孔径的1/2时,塑性区范围扩大30%~40%,掏土孔应力扰动法对于扩大塑性区范围、加快建筑纠倾速度具有工程应用价值。

地基承载力特征值确定土变形模量的探讨

目前我国地基沉降计算主要采用土压缩模量来计算,再用经验系数对计算结果进行修正。这种方法对于一些结构性较强的硬土地基误差较大,主要原因是取样扰动影响。为此,探讨了变形模量与地基承载力特征值的理论联系,在笔者提出的确定变形模量经验方法基础上,总结出依据地基承载力特征值确定变形模量的方法,该方法具有理论依据,可便捷地通过岩土工程勘察报告中常提供的地基承载力特征值确定土的变形模量,能够更为准确计算地基沉降值。采用不同方法(压板试验法、压缩模量推求法、标贯击数法、承载力经验法、依据地基承载力特征值确定变形模量法)计算了若干试验案例,通过对不同方法结果的对比,初步验证了依据地基承载力特征值确定变形模量法是可行的。

管道工程穿越既有轨道交通安全评估与监测实例分析

由于管道工程临近地铁保护区的项目不断增加,安全评估和专项监测的应用非常必要。论文以某出水管工程涉及轨道交通5号线为例,设计了专项监测方案,重点分析了管道施工影响既有地铁车站结构安全评估预测与实测的监测变形,验证了安全评估的预测值与实际监测数据的符合性。

基坑工程中钢支撑预加力计算方法探讨

根据工程经验,钢支撑预加力一般取支撑轴向压力标准值的0.5~0.8倍。但是,支撑轴向压力标准值是未知数,一般计算时需通过迭代的方式确定预加力。该方法计算过程复杂,且有两个支撑轴向压力标准值,实际施工过程中到底施加多大的预加力存在较大的争议。为此,通过理论分析,将预加力作用下的支撑轴力等效为刚度增大的无预加力情况下的支撑轴力,可直接计算出支撑轴向压力标准值并确定钢支撑预加力的大小。最后通过某工程实例,与传统迭代的方法进行了对比,认为修正后的预加力计算方法简单方便、结果可靠。

上海超深基坑地下连续墙的空间变形特性实测分析

基于大量现场实测数据,对上海城区某大型通道工程超深基坑在开挖和降水耦合作用下地下连续墙的空间变形特性及规律进行了详细分析与研究。结果表明:①当基坑长深比、长宽比较小时,受坑角效应影响,地下连续墙变形呈现显著的三维效应,且局部出现较大横向挠曲,其中靠近坑角两侧的局部挠跨比大于中部,靠近坑角两侧的横向挠跨比平均值约为(0.32~0.56)δ_(h)/H_(e),跨中位置横向挠跨比平均值约为(0.15~0.23)δ_(h)/H_(e);②地下连续墙最大侧移δhm随着开挖深度H的增加而呈非线性变化,特别地当开挖深度H超过12m之后,其变化率明显增加;③大幅度坑内超前预降水的卸荷效应会造成地下连续墙先期变形显著增加,并导致后续累计变形的大幅增加,受此影响,基坑开挖期间地下连续墙最大侧移及竖向变形分别为0.7%He,0.1%He(回弹),坑中立柱回弹变形最大为0.2%He,约为地下墙回弹的两倍,各变形量均显著大于上海地铁标准车站基坑(深度16~20 m)的实测统计数据。因此,在超深基坑施工过程中应尽量采用分步降水方式,避免一次性预降水。

基于邻近建筑物变形承受能力的基坑变形控制指标研究

引入了一种基于基坑周围环境承受力的基坑形变控制指标,该指标立足于基坑邻近建筑物及构筑物的承耐限度,运用位移控制有限元方法(DCFEM),综合考量了基坑挖掘深度、围护结构类型、基坑与周边建筑间距等多种变量,绘制了三维控制指标曲线来体现基坑开挖深度、建筑物与基坑距离两个变量与基坑变形最大容许值的关系。

抗拔桩与承压型囊式扩体锚杆性价比浅析

对建(构)筑物抗浮工程两种常用锚固体钢筋混凝土抗拔桩和承压型囊式扩体锚杆设计计算理论进行了研究和梳理;并结合北京某一实际工程案例,对两种抗浮锚固体在设计中的可靠性、适用性和经济性进行对比分析。结果表明,在天然地基承载力满足基底压力要求,地基土层构成情况相同,两种抗浮锚固体提供相同抗力的条件下,承压型囊式扩体锚杆综合性价比优于钢筋混凝土抗拔桩,仅工程造价就可以节省20%左右,可为抗浮工程锚固设计时的锚固体方案比选提供借鉴与参考。

桩承式路基双向受荷桩设计分析方法研究

研究目的:为系统研究桩承式路基双向受荷桩工作机理及设计分析方法,确定水平荷载以及桩体轴力共同影响下的双向受荷桩承载关键影响因素,综合运用线弹性、水平土拱、弹性地基梁等基本理论以及有限差分方法,建立并求解桩承式路基双向受荷桩内力变形分析模型,揭示水平地基系数、桩体轴力、边界约束及桩长等因素对双向受荷桩变形及内力的影响规律,形成完整的桩承式路基双向受荷桩设计分析流程。研究结论:(1)桩承式路基路堤范围内桩体处于弯压受力状态,表现为双向受荷被动桩承载特征,通过水平土拱以及有限差分法可实现双向受荷桩内力与变形的精确计算;(2)“m”方法关于双向受荷桩内力变形的分析结果偏于安全,层状地基分段“K”方法能更好地体现地基软弱夹层的影响;(3)桩体轴力对双向受荷桩承载性能的影响很小,桩承式路基双向受荷桩设计中可不考虑桩体轴力大小及分布形式的影响;(4)桩顶约束对双向受荷桩承载性能的影响高于桩端约束,桩端可统一采用自由约束边界,桩顶嵌固约束可引起桩顶内力的较大集中;(5)桩体长度对双向受荷桩承载性能的影响存在限值,桩端一般应超过桩体水平荷载最大的区域,应避免出现短柱桩承载情形;(6)本研究结论可为桩承式路基双向受荷桩设计提供理论支撑和方法依据。

民用建筑减隔震技术研究现状综述

中国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间,是一个震灾严重的国家。传统刚性结构和延性结构虽然能够在一定程度上抵抗地震的破坏,但效果仍不尽人意。针对以上情况,统计了近年来学者通过大量试验和理论分析对建筑的减隔震技术的研究成果,归纳总结了国内外基础减隔震技术、层间减隔震技术、岩土减隔震技术和组合减隔震技术的研究现状,并对其研究方向作了展望。

地下管线在基坑开挖过程中变形规律的分析及关键影响因素研究

对地下管线在基坑开挖中的变形规律进行分析,采用地基模型改进、管线模型简化和边界条件设置等技术手段进行方法优化。研究结果表明,在地表超载条件下,管线的竖向位移和水平位移都显著增加,分别约为原来的2.6倍和4.4倍,最大竖向位移约为3.1 mm,最大水平位移约为-4.2 mm。同时,竖向和水平弯矩增幅达21.2%和37.8%,表明地表超载对管线的位移和弯矩产生显著影响,尤其是对水平位移和水平弯矩的影响更为明显。

拉拔过程中全长灌浆锚固系统能量演化规律

锚固系统的拔出破坏实质上是能量驱动的失稳破坏,能量演化规律能充分反映锚固系统的承载性状和失效破坏过程。为了揭示循环荷载作用下全长灌浆锚固系统变形破坏过程中的能量转化机制及损伤劣化过程,文章基于热力学第一定律,给出了锚固系统在拉拔过程中的输入能、弹性能、耗散能、阻尼能以及损伤能等能量计算公式,并结合某项目全长灌浆锚索的现场拉拔试验,系统地研究了拉拔过程中全长灌浆锚固系统内部的能量演化规律。研究结果表明:1)随着循环次数和拉拔荷载的增加,输入能、弹性能、阻尼能以及损伤能均在逐渐增加,当拉拔荷载接近于极限抗拔力时,损伤能会呈现出急速增加的现象;2)在拉拔过程中,弹性能的变化幅度较小,其占比始终维持在50%左右;3)阻尼能和损伤能的演化是一个“此消彼长”的过程,阻尼能的占比曲线呈倒“U”型,其占比总体来说维持在20%以下,而损伤能的占比曲线大体呈“U”型,且其随着荷载比的变化幅度相对较为明显;4)全长灌浆锚固系统在拉拔过程中会产生较大的塑性损伤能,该过程实际上是不断损伤、刚度逐渐劣化的过程。本文成果对全长灌浆锚固系统的设计、施工、检验及监测预警具有一定借鉴意义。

基于PFC的全长灌浆锚固系统渐进失效过程模拟

随着岩土锚固技术的飞速发展,锚固系统的变形破坏机理仍是当前的热点问题。鉴于PFC软件在模拟岩土体裂隙发育、扩展、失稳等非连续现象方面具有较明显的优越性,文章基于PFC5.0软件建立了全长灌浆锚固系统颗粒流计算分析模型,并根据室内试验和现场拉拔试验结果对模型细观参数进行了标定,从位移场演化规律、应力场演化规律、裂隙扩展规律、组构变化规律以及能量变化等5个方面,系统地总结了全长灌浆锚固系统在拉拔荷载作用下的渐进失效特征。研究表明:PFC能够很好地应用于全长灌浆锚固系统等离散介质的模拟分析中,锚固系统内的位移场、应力场、裂隙、组构及能量等的变化规律均能反映其承载性能状况。

土体加固对倾斜桩围护结构受力变形影响研究

为了探究倾斜桩与坑底加固组合支护结构的变形与受力规律,依托杭州文一西路改造工程,运用有限元方法,分析了被动区土体加固深度对不同倾角下倾斜桩支护结构的受力及变形特性。结果表明,在组合结构中,随着斜桩倾角增加,支护结构桩身变形与内力均呈非线性减少。坑底被动区加固,其效果类似于在坑内设置水平支撑。加固深度从1 m增加到5 m的过程中,小于2 m时,桩身的最大水平位移及弯矩明显减少;大于2 m时,其最大水平位移及弯矩变化较小。对于组合结构,选择合理加固深度与斜桩倾角,既可以保证基坑安全,又能满足节约资源的要求。

咬合桩围护结构在桥梁浅基加固中的应用——以陇海线坝河大桥加固工程为例

为探究咬合桩围护结构在浅基础加固中的力学特性,以陇海线坝河大桥为工程背景,选用Mohr-Coulomb本构方程,通过有限元软件MIDAS/GTS建立三维仿真模型,分析桩侧土体冲刷掏空对结构的影响,研究结构同一断面在不利工况下位移和内力的分布规律,并分析Ⅱ序桩的种类、冠梁布置、桩径对加固效果的影响。结果表明:土体冲刷后控制位移发生在桩顶长边方向且方向向内;土体冲刷掏空后土压力达到峰值且桩底弯矩为零,同时桩顶产生一定弯矩且反弯点位于桩基中部偏下;左、右侧面与迎水面背水面在受力和变形上均对称;在Ⅱ序桩为有筋桩时,其刚度对结构位移起到较大作用,无筋桩较有筋桩水平位移提高了2.75倍;冠梁作为边界约束对结构位移产生数量级影响,未冠梁较设冠梁水平位移提高43倍;咬合桩桩径与结构水平位移成反比,桩径对结构位移起到较大作用,桩径由0.8 m增加到1 m,桩径顶位移由0.18 mm增加到0.41 mm。

全长灌浆锚固系统在不同加载历程下的抗拔性能响应特征分析

依托“深坪锚索综合试验项目”的23根全长灌浆锚索的49次拉拔试验数据及结果,对试验锚索在不同拉拔试验方法下的试验结果进行横向和纵向对比分析,探讨了锚固长度、蠕变率以及加载历程参数与全长灌浆锚固系统抗拔性能间的关系,分析了拉拔过程中抗拔刚度的变化规律,并基于锚固界面剪切刚度不断劣化的推论,对全长灌浆锚固系统的循环加、卸载过程进行了模拟。结果表明,锚固系统的抗拔性能主要受拔出力和锚头位移两个指标控制,一味地增加锚固长度并不能有效地增加其抗拔性能;按蠕变率大于2.0mm的蠕变稳定指标来判定锚固系统是否达到破坏状态是更为稳妥和有效的方法;随着试验次数、试验总用时、所经历循环次数的增加,锚固系统在较低的荷载水平下抗拔性能会相应的提高,而在较高的荷载水平下其抗拔性能却在降低;全长灌浆锚固系统在拔出过程中会产生较大的塑性损伤,其抗拔刚度会逐渐劣化;在循环拉拔荷载作用下的锚固系统的模拟计算中,采用不断劣化的锚固界面剪切刚度进行计算,能够较好的刻画出循环加、卸载过程及塑性滑移过程。

锚固界面局部脱空对全长灌浆锚固系统抗拔性能的影响分析

基于PFC软件建立了全长灌浆锚固系统锚固界面局部脱空计算分析模型,本文从局部脱空对锚固界面剪应力分布的影响、脱空单元长度的影响及脱空单元位置的影响3个方面,系统分析了全长灌浆锚固系统抗拔性能在锚固界面局部脱空状况下的响应特征。研究表明:①薄弱锚固界面上的局部脱空,对两个锚固界面上的剪应力分布均有较明显的影响,非薄弱锚固界面上的局部脱空,仅对自身剪应力分布有较大影响,对薄弱锚固界面影响不大;②当拉拔荷载足够大时,局部脱空锚固界面上会出现软化滑移后的二次加载现象;③脱空单元长度对锚固界面剪应力分布形态及锚固系统抗拔刚度均有较明显的影响,脱空单元长度越大,锚固界面二次加载现象越明显,锚固系统抗拔刚度也越小;④脱空单元位置对锚固界面剪应力分布有一定影响,但对锚固系统抗拔刚度的影响很小。

在黏性土地基中平板载荷试验卸荷时间的探索与分析

为探究平板载荷试验卸荷过程中地基沉降量随时间变化的特性,以及是否能够通过缩短卸荷时间来提升检测效率,对广州市白云建设工程质量检测有限公司2020—2022年的检测数据进行了详尽的统计分析。结果表明:当卸荷未至零时,黏性土地基中15~30min的回弹量较大,不可忽略;当卸荷至零后,90min后的回弹量在黏性土地基中较小,可考虑缩短其卸荷时间。

挡墙平动墙后被动土压力研究

墙后土压力分布形式是挡土墙设计与施工的重要参考依据。本研究开展了单一硬土、硬土-软土-硬土、软土-硬土-软土和单一软土4组挡墙平动室内模型试验,分析了墙后实测侧向水平土压力分布规律。结果表明,挡墙平动,对于成层土,被动土压力均在土层交界处土应力发生突变,墙后被动土压力图呈锯齿梯形台阶分布;在侧向水平荷载作用下,水平分层地基软硬土层界面处,无应力集中与应力扩散,与竖向荷载作用下分层地基应力集中和应力扩散存在显著区别。

基于数模和现场监测的贮矿场地安全性分析

贮矿场地通常占地面积大且因储运管理方式会导致各区的重量不同,特别是在地质环境较差的地方更容易产生地基不均匀沉降进而导致贮矿厂房变形。基于地勘资料利用ABAQUS数值仿真软件建立某一轴线的剖面模型,按照储运管理方案等效相关荷载分别计算设计方案及增高1 m条件下沉降、水平变形情况。基于上述计算结果分析和监控量测数据,分析其变形规律,对照现有监测方案进一步探明风险区域。建立风险区域结构理论模型,分析其变形特征,得出优化施工管理方案,减少贮矿场地的安全风险。

基于有限元模拟的水下地基土体力学性质变化研究

针对目前水下地基施工现场土体强度精密测量的难度大、影响因素多等问题,分析水下地基成桩—固结过程,通过多阶段欧拉-拉格朗日技术构建有限元数值模型。结果表明,水下地基的成桩过程中对黏土体的挤压作用导致了大量的沉桩效果,地表最大抬升约为R。在固结90 d以后,黏土体的不排水性抗剪强度增加很快,可达原强度的1.3倍。