考虑温度影响的宁波软土临界状态参数研究

为探讨温度对土的临界状态参数的影响,开展了不同围压下宁波软黏土温控三轴试验,获得了不同温度下土的M值变化规律,利用ABAQUS对试验进行模拟验证,结果表明:不同温度下土体应力-应变曲线均呈现出较为明显的硬化形态;温度越高,土体破坏时的偏应力越大、剪切产生的孔压越小;不同温度下的有效应力路径曲线相似,且随着温度的升高有效应力路径有一定的扩张;临界状态参数M随温度升高而线性增大;模拟结果与试验结果较为吻合。

宁波地区主要土层邓肯—张模型参数试验研究

土的本构模型是反映其应力—应变关系的数学表达式,邓肯—张模型作为土的最为普及的本构模型之一,概念简单,计算方便,能较好地反映土体的非线性性态。虽存在很多局限性,仍在实际工程中广泛使用。为了获得宁波地区主要土层的邓肯—张模型参数,从宁波轨道交通地铁1号线一期石路头停车场工点取土样,对各层土样分别在不同的围压下进行了三轴固结排水试验,通过分析其应力应变曲线,得到了所需参数。所得参数可作为宁波地区岩土工程和地下工程问题分析计算的参考值。

宁波地区土层电阻率特性及主要参数相关性研究

结合宁波轨道交通1、2、3号线岩土工程勘察,利用Wenner等距四极法测定土体电阻率,研究了含水率、孔隙比、压缩模量对各土层电阻率影响及相关性,结果表明:宁波地区软黏土电阻率与物理力学指标含水率、孔隙比、压缩模量之间的相关性较好,土的电阻率随含水率、孔隙比的增大而减小,随压缩模量的增大而增大;不同土层的电阻率不同,黏土及粉质黏土的导电性优于砂土,为轨道交通供电、变配电、接触网及弱电设计提供依据。

宁波土层的流变固结试验及流变模型参数研究

固结与流变特性及其参数取值研究是软基上结构物长期沉降课题的重要组成部分。针对宁波轨道交通工程的两个典型土层,开展了基于GDS固结仪的流变固结试验,获得了土样的主固结与次固结性状参数。采用Gibson三元件流变模型结合Matlab软件的拟合功能,得到了土样的三元件流变模型参数。通过对试验结果进行分析总结,发现宁波软土的次固结过程表现出较明显的非线性。次固结系数C_a与压缩指数C_c近似符合C_a/C_c=0.02±0.01。宁波软土的一维流变过程符合Gibson三元件流变模型规律,且其模量参数和黏滞系数均随固结压力的增大而增大。

宁波地区典型地层HSS模型参数试验研究

HSS(小应变硬化)模型能够反映土体在小应变范围内模量的高度非线性,在软土地区基坑开挖模拟中得到广泛应用.本文对宁波地区典型地层的HSS模型参数进行了试验测定,通过固结试验确定参考切线模量1-sinφ’;三轴剪切试验确定参考割线模量1-sinφ’、有效内摩擦角φ’、黏聚力c’、破坏比Rf和参考加卸载模量1-sinφ’;GDS弯曲元试验测定参考初始模量1-sinφ’,再间接计算得到参考应变γ.在此基础上,系统分析了各土层的模型参数与模量间的比例关系,并将其与国内其他地区的结果进行了比较.试验结果可为宁波地区基坑开挖工程数值分析中HSS模型参数的选取提供参考.

高置换率散体材料桩-不透水桩组合型复合地基非线性固结解析研究

为加快固结排水速率并提高地基承载力,组合型复合地基加固技术被广泛应用于地基改良工程,而目前关于此类复合地基的非线性固结理论研究很少。通过对数模型来描述土体的非线性固结特征,并考虑桩-土压缩模量比随固结的变化,建立了散体材料桩-不透水桩复合地基非线性固结解析模型。此外,为减小研究高置换率复合地基固结时产生的计算误差,对传统假定进行修正,并引入新的流量连续性关系来考虑散体材料桩的固结变形。综合考虑散体材料桩井阻效应、桩体施工扰动效应和土体内径-竖向渗流,基于等应变假设和达西定律,推导了该模型的固结控制方程及其解析解。通过参数敏感性分析对复合地基非线性固结特性进行研究,分析了不同荷载形式下各参数对固结性状的影响。此外,与现有模型展开比较研究,并与实测数据进行对比分析,验证了该解答的正确性。结果表明:忽略散体材料桩的桩体固结变形会高估复合地基的固结速率,随着桩体置换率的增加,计算误差最大可达10.5%;当压缩指数C_(c)小于渗透指数C_(kh(v))时,不考虑土体的非线性特征会低估地基固结速率;C_(c)/C_(kv)的变化对固结速率的影响很小,与C_(c)/C_(kh)相比可以忽略不计;施工场地布置越密集、桩-土压缩模量比越大、散体材料桩渗透系数越大或扰动区半径越小,均会导致地基固结加快。

填方地基深层压实度的钎探检测方法研究

为评价填方地基经强夯处理后的施工质量,在检测填土表层压实度的同时,还需要对填方地基深层的压实度进行检测。针对传统动力触探方法的不足,提出了钎探的方法对填土深层压实度进行检测。为验证新技术是否可行,设计了一套钎探试验装置以开展模型试验研究,分别采用高锤少夯和低锤多夯的方式对填土进行夯实。试验结果表明,当总的夯击能相同时,高锤少夯比低锤多夯的夯实效果更佳,总结出压实度与钎探锤击数之间的关系。将采用环刀法测得的填土各深度处的压实度与钎探锤击数进行拟合,建立两者之间的回归方程,发现填土的压实度与钎探锤击数之间具有较好的相关关系,说明采用钎探方法进行土层压实度检测技术具有可操作性。

地表超载对软、硬地层中既有盾构隧道影响的试验研究

为了探明地表超载对软、硬地层中既有盾构隧道的影响,通过隧道与地层相互作用的模型试验,对地表超载作用下隧道变形、土压力及土体沉降进行了量测。试验结果分析表明,相同的地表超载作用下,软土地层中的隧道横椭圆变形要大于硬土地层中的隧道横椭圆变形。当隧道穿越土层的土体压缩模量较小时,地表超载作用下隧道上覆土层表现为被动土拱土压力;当隧道穿越土层的土体压缩模量较大时则为主动土拱土压力。隧道竖向收敛变形与其穿越土层竖向压缩量之间的关系分析表明,隧道横断面变形刚度与穿越土层的土体压缩模量共同决定隧道上覆土层的沉降状态,从而决定了地表超载对既有盾构隧道的影响。研究成果定性地揭示了软土地区既有盾构隧道在地表超载作用下极易发生变形超限的机理。

不同温度下饱和软黏土应力路径试验研究

温度对土的物理力学特性有较大影响,在等温条件下对宁波软黏土开展了增p、等p和减p剪切路径下的温控三轴试验,获得了不同温度、不同应力路径下的应力、孔压、有效应力路径等的变化规律。结果表明:土体的应力—应变特性呈现出较为明显的热硬化特征;温度越高,土体破坏时的偏应力越大,剪切产生的孔压越小,有效应力路径随温度的升高向总应力路径方向发生偏转;减p、等p、增p剪切路径下获得的剪应力峰值依次递增,增p和等p剪切路径下产生正孔压,减p剪切路径下产生负孔压,试样呈现剪胀现象。

考虑温度影响的饱和软黏土累积变形特性研究

通过开展饱和软黏土温控动三轴试验,研究了不同温度作用下土的不排水累积变形、孔压、阻尼比及动弹性模量变化规律,建立了考虑温度、初始静偏应力、围压、超固结比等影响的应变模型,并获得了模型参数与温度的关系。结果表明:温度对土的累积塑性变形、孔压、阻尼比及动弹性模量有较大影响,土体的累积塑性应变、孔压、阻尼比均随着温度升高而减小,动弹性模量则随着温度升高而增大,土体表现出热硬化特征;在不同温度作用下,考虑温度影响的应变模型计算结果与试验结果较为吻合,验证了模型的合理性,可用于预测同一试验工况下任意温度时土的累积塑性应变结果。

饱和黏土中静压沉桩模型试验及数值模拟研究

通过饱和黏土中静压沉桩模型试验,模拟了预制混凝土桩的施工过程,重点监测了孔隙水压力、桩侧土压力、地面隆起量随桩的贯入深度和距桩轴不同距离的变化规律。结果表明:在沉桩过程中,测点处超孔隙水压力的最大值发生在桩端到达该点上方约0.8 d处(d为桩的直径);距桩轴相同距离处,离桩端越近,挤土压力越大;每一级沉桩时地面隆起总量呈指数递减。采用ABAQUS软件对沉桩过程进行数值模拟,并与模型试验结果进行对比。

宁波地区浅层土静止土压力系数K_0的确定方法

静止土压力系数K_0作为岩土工程设计的一个基本参数,其测定是土工试验的重要内容。由于土质的差异,无法提供统一的K_0值,各地需通过试验或地区经验来确定。本文结合轨道交通1、2、3号线岩土工程勘察,开展宁波地区浅层土的静止土压力系数K_0研究。以室内三轴试验测定的K_0为参考,结合扁铲侧胀试验数据提出了适用于宁波地区的K_0计算经验公式,并给出了各土层K_0取值范围及建议值,可为宁波地区岩土工程设计提供技术支持。

软土基坑开挖后抗拔桩受力特性监测研究

软土地区地下抗浮设计通常采用设置抗拔桩法,但由于场地条件的复杂性,施工完成后抗拔桩内力的发挥情况及坑底孔隙水压力不够明了。采用普通钢筋计和光纤光栅钢筋计对宁波轨道交通1号线福明路站抗拔桩长期内力和底板下孔隙水压力进行监测。结果表明:由于光纤光栅钢筋计可剔除温度应力的影响,应用于抗拔桩内力测试比较合理;抗拔桩内力先表现为拉力,后期表现为压力,说明在前期抗拔桩能发挥其抗拔作用,后期则作为抗压桩来抵抗上部结构的压力作用;坑底孔隙水压力随时间的增加呈增大趋势,但增速较缓,水土压力比较稳定。

不同排水条件下饱和软黏土动力特性试验研究

以宁波轨道交通1号线沿线软黏土为研究对象,开展了不同动应力幅值下的循环动三轴试验,研究了不排水和部分排水对饱和软黏土累积塑性应变、动孔压、动弹性模量及动阻尼比的影响.结果表明:在排水条件下对饱和软黏土的动力特性影响较大,尤其是动孔压;随着振动次数的增加,部分排水条件下的动孔压存在一个峰值,动孔压先增大后减小;当动应力幅值较大时,部分排水条件下累积塑性应变和动阻尼比小于不排水条件下的结果,动弹性模量则大于不排水条件下的值;对试验结果进行归一化处理后,获得了动弹性模量、动阻尼比以及累积塑性应变的内在关系.

宁波软土盾构隧道施工地表沉降分析

通过对轨道交通1号线望春桥站—泽民站区间盾构施工地表沉降测试,分析了宁波软土盾构隧道施工引起的地表沉降规律,进而采用Peck公式、Celestino法、Vorster法、Sagaseta法、Loganathan&Poulos法、Chi法、Park法、Yoshikoshi法、Verruijt&Booker法、Loganathan法对横向地表沉降,采用Sagaseta法、修正Sagaseta法、Yoshikoshi法、修正Yoshikoshi法对纵向地表沉降分别进行拟合分析,结果表明:在宁波软土地层条件下,监测断面4D范围内的地表沉降发展较快,沉降变化速率较大;Peck公式、Celestino法、Vorster法、Chi法、Yoshikoshi法及Loganathan法对横向地表沉降拟合效果较好,纵向地表沉降宜采用修正Yoshikoshi法和修正Sagaseta法,为宁波以轨道交通盾构隧道施工地表沉降控制提供依据。

循环荷载下饱和重塑黏质粉土的动力特性研究

选取宁波饱和重塑黏质粉土,开展了黏质粉土的动三轴试验,研究了围压、动应力、排水条件、温度及频率等因素对土动力特性的影响,提出了采用相对动应力来分析不同围压、不同动应力下土的累积塑性应变变化规律,并建立了孔压—累积塑性应变关系的经验公式,结果表明:累积塑性应变随着相对动应力的增大而增大;温度越高,累积塑性应变值越小,且相同温度增量(△T=15℃)条件下的累积塑性应变增量也随之减小;建立的孔压-累积塑性应变经验公式可用于长期振动荷载作用后黏质粉土的孔压计算。

盾构壁后注浆对地表沉降影响模拟研究

结合宁波轨道交通某区间隧道施工,研究了盾构壁后注浆对地表沉降的影响,考虑壁后注浆压力消散和浆液固结硬化过程,采用 FLAC3D 有限元软件对开挖过程模拟计算,分析了不同注浆量和不同注浆压力下的地表沉降变化规律以及浆液硬化作用对地表沉降和管片位移的影响规律,并将地表沉降和拱顶位移的计算值和实测值进行对比分析.结果表明：本工程最佳注浆量4.0-5.0 m3,最佳注浆压力约0.3 MPa；硬化作用引起的地表沉降占总沉降约5%,引起的管片位移占总位移约15%.针对宁波土质,合理确定注浆量和注浆压力能够有效控制地表沉降,合理配制浆液,实时监控注浆量、注浆压力和浆液强度,能够有效控制管片的上浮和变形.

爆炸作用下淤泥质软土的热力响应试验研究

针对宁波海相淤泥质软土开展现场模爆试验,获得了不同装药量和埋深条件下软土的孔隙水压力、冲击压力及温度的时程分布和演化规律,揭示了爆炸作用下软土中渗流、应力和温度的耦合现象。试验结果表明:随着药量增大,超静孔隙水压力峰值增大,爆炸后数分钟内孔隙水压力消散较快,随后变慢。爆炸后,软土中冲击波向弹性波转化存在一个分界压力,这个分界压力与介质性质有关系,尤其是含气量。温度在软土介质中具有一定的传导时间和上升时间,且在软土介质中的上升较空气中慢。最后,利用相关理论开展计算,并与实测结果进行了对比分析。研究结果可以为沿海软土地区地下人防工程设计及地基压密处理提供参考。

地铁列车运行时引起的隧道内振动荷载研究

地铁环境振动研究首先需要确定隧道内的振动荷载。针对以往采用的解析计算模型确定地铁振动荷载时对列车、轨道、地基各子模型的影响研究不够,基于车辆-轨道-隧道-地基模型对此进行详细分析。研究结果表明:不考虑轨道不平顺时,列车可以直接简化为移动点荷载,考虑轨道不平顺时,不同列车模型确定的地铁振动荷载差别不大,但轮轨力存在一定差异,列车最好采用整车模型。整体式轨道的地铁振动荷载最大,有砟轨道次之,浮置板轨道最小。浮置板可以有效减少地铁振动荷载的幅值和频率,但随着浮置板长度增加振动荷载趋于恒定。地基模型对地铁振动荷载影响很小,地基可直接简化为Winkler模型。对计算模型中不同子模型的影响进行分析,可为地铁振动荷载的确定提供一定的参考。

考虑温度影响的饱和软黏土应变软化研究

循环荷载作用下饱和软黏土将产生应变软化现象,通过对宁波饱和软黏土开展温控动三轴试验,研究了温度、频率、初始偏应力、动应力和含水率对土体应变软化的影响,并在试验基础上建立了一个能够考虑温度影响的应变软化模型。结果表明:随着振动次数、初始偏应力、动应力和含水率的增加,土体软化加快,软化指数逐渐减小;随着频率和温度的提高,土体软化程度降低,软化指数增大;建立的软化模型可以较为合理地描述试验温度、频率、初始偏应力、动应力和含水率对土体应变软化特性的影响。