软土地区沉井施工引起地表沉降预测计算方法

沉井已被广泛应用于软土区的地下空间建设,但其下沉过程引起的地表沉降大小及分布不清,缺乏预测方法。本文以上海地区某沉井工程为背景,基于上海典型土层的HSS模型计算参数,采用有限差分法模拟圆形沉井下沉,基于对96个数值结果的系统分析和归一化研究,提出了一套沉井施工引起的地表沉降快速预测方法。该方法能够综合考虑沉井直径B、下沉深度H和井内留土高度h对地表沉降的影响。最后采用该计算方法预测了5个工程的地表沉降并同实测数据进行了对比,结果表明,该方法能够很好地预测软土区的沉井施工引起的地表沉降,可为快速评估沉井施工的环境效应提供有效方法。

考虑井周堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型

针对传统定水头井流模型无法反映井周含水层堵塞对含水层渗流响应影响的问题,在假设井周含水层渗透系数在堵塞作用下随时间呈指数形式衰减的基础上,建立了考虑堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型。通过对模型进行变量代换、Lapλace变换和有限余弦Fourier变换及其逆变换,推导了定解问题在Lapλace空间的解,并采用Stehfest数值逆变换方法得到了实时空间内的半解析解。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会减小回灌过程中回灌流量和水头抬升,并降低含水层的拟稳态渗流响应,而较大的渗透系数衰减指数λ仅降低了渗透系数衰减过程中水头抬升和回灌流量,并不影响含水层达到拟稳态时的渗流状态;因Kr,∞和λ不同引起的水头差沿径向距离先增大后减小,在井周堵塞区与主含水层交界面达到最大值;回灌堵塞使得水头抬升分布在井周堵塞区与主含水层交界面上存在明显的折点,并造成含水层水头在抬升过程中存在显著的下降阶段,上述特征可为回灌堵塞评估与预测提供参考。

非对称荷载下基坑支护结构变形计算方法

文章针对非对称受荷基坑的位移特点,基于弹性地基梁模型,以支撑轴力联系两侧墙体,提出非对称受荷基坑的整体计算模型。通过有限宽度土体的土压力求解公式计算,引入墙土摩擦角和土体内摩擦角随墙体位移的发挥公式,考虑墙体变形与坑外主动土压力的耦合作用。根据非对称受荷计算模型,得到了非对称受荷下支护结构变形控制方程,最后结合实际工程验证了算法。

考虑土体有限宽度的邻近建筑基坑土压力计算方法

基于极限平衡法建立土体受力平衡方程,得到有限宽度土体土压力理论解答,然后研究了土体宽高比、土体黏聚力、土体内摩擦角、墙土摩擦角等因素对土压力的影响规律,最后通过分析影响土体破坏夹角的关键因素得到墙后土压力简化计算公式。结果表明,在土体有限宽度条件下,同等高度处土楔体前后受力基本相同,土体内摩擦角对土压力的影响较大,土体黏聚力和墙土摩擦角对土压力的影响不大。土体破坏夹角大致在朗肯与库伦计算角度之间变化,墙土摩擦角、土体内摩擦角对滑裂面夹角及有限土压力计算范围均有显著影响。

顶管施工过程中浆液扩散对减阻效果影响

浆液扩散是影响顶管注浆减阻的关键因素,为此建立顶管三维数值分析模型,引入扩散环模拟顶管施工过程中浆液的扩散过程,根据管周土体与管片接触情况修改管土摩擦因数,研究顶管施工过程中浆液扩散过程对减阻效果的影响.将计算得到的顶进摩阻力与实测数据进行对比,验证方法的可靠性,进一步研究了顶管施工过程中滤过效应对土体位移的影响及注浆扩散相关参数对顶管施工过程中土体位移及顶进摩阻力的影响.结果表明:考虑滤过效应时的地表沉降更小;滤过效应引起的渗透系数衰减越强则地表沉降及顶进摩阻力越小;浆液扩散的越快,泥浆套越完整,则顶管顶进期间的注浆减阻效果越好.

上海地区多含水层系统深部承压层降水诱发地层响应规律

软土地区多含水层系统承压层抽水存在越流现象,地下水渗流和区域地层变形响应规律复杂.基于某超深地下工程承压水抽水试验,采用数值方法研究软土地区多含水层系统第二、第三承压层降水的地质环境响应.建立了三维有限差分模型,考虑流固耦合效应和土体小应变刚度特性,模拟了不同埋深承压含水层抽水试验,对比分析各承压层抽水引起的承压水头降深和深层土体变形时空分布特性.结果表明,第二承压层水位降深较小,但引起的地表沉降更大;第二和第三承压层抽水引起降水层的压缩变形分别占地表沉降的56.18%和77.69%.主要原因为浅部土层压缩性高,相同降深条件下引起的土层竖向压缩量更大;且第二承压层与上部弱透水层的水力联系较强,越流作用明显,导致抽水引起的地下水水位降深在深度方向的影响范围更大.研究成果对后续超深基坑降水施工及环境变形控制具有重要的参考价值.

井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究

为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数K_(r,∞)会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。

组合沉拔桩施工方法在船坞续改建工程中的应用

在船坞续改建工程中,若能将原坞墙结构中的CAZ组合钢板桩重复利用,则会大幅减少工程成本,带来可观的经济效益。因此,在保障施工质量的前提下,如何将既有坞墙结构的CAZ组合钢板桩拔出、加工、再打入设计标高位置处是船坞续改建施工中的一个重要问题。结合某船坞的续改建工程施工进行深入研究,详细介绍了使用组合沉拔桩施工方法进行既有坞墙组合钢板桩拔出、加工以及再打入土体的施工步骤,并针对提高施工速度和保障施工质量提出了措施建议。

深基坑开挖与紧邻运营铁路的相互影响分析

采用快速拉格朗日法对某大型近铁路基坑的施工进行了三维数值模拟。通过分层分块模拟基坑的开挖顺序,并分析了深基坑开挖与临近铁路荷载的相互影响,揭示近铁路深基坑开挖的变形特点。计算与实测结果对比表明:在采用合理的加固措施后,该深基坑开挖对国铁临时运营轨道路基的影响较小,基坑周边地表沉降量较小,最大沉降不超过15 mm。通过对比有无铁路处基坑围护结构的变形可知,铁路荷载对基坑围护结构的变形有一定影响。分析结果可为类似基坑工程的设计和施工提供有益的参考。

下穿运营高铁及地铁的交通枢纽深基坑数值分析

某地下综合交通枢纽基坑下穿沪宁城际铁路和已建11号线地铁车站,周围环境复杂,铁路路基和地铁车站结构变形控制要求严格。采用有限差分软件FLAC3D对该深基坑施工过程进行三维数值分析,研究邻近铁路基坑、下穿铁路基坑以及已建地铁车站两侧共墙基坑开挖的引起的基坑围护结构和周围已有结构的变形特性,并采用现场实测数据对理论分析进行验证。通过对比分析计算结果和实测数据可知,铁路路基沉降和隧道隆起量均控制在允许范围内;采用坑内土体加固和加厚地连墙等措施可以有效地控制地连墙变形和邻近铁路路基沉降;已建地铁车站两侧共墙基坑开挖卸荷会导致地铁轨道的隆起,隆起量随共墙基坑卸荷量增加而增加;下穿基坑开挖和上部列车移动荷载共同作用下,铁路路基整体表现为上台。

基于不同注浆效果的环境变形影响三维数值分析

注浆效果是顶管施工期间环境变形的关键影响因素。对此,文章建立顶管三维数值分析模型,通过区分不同泥浆分布状况下的摩擦系数,研究顶管施工过程中不同注浆效果对环境变形的影响。研究表明:顶管施工期间管线正上方的土体扰动大于两侧土体;完整的泥浆套能有效降低土层损失及背土效应;注浆效果越好、泥浆套越完整,越能减轻施工期间的地表沉降与管周位移。

逆作土方运输效率对运营高铁和基坑变形的影响

上海西站15号线地铁车站基坑下穿沪宁城际铁路,采用全覆盖的逆作法施工,铁路路基和基坑围护结构的变形控制要求高。该工程施工作业环境复杂,逆作条件下的土方运输距离长、出土困难,施工效率较低。软土地区基坑施工的环境变形具有显著的时间效应,提高开挖施工效率可以减小由土体蠕变引起的基坑变形,并降低施工风险。结合上海西站15号线地铁车站基坑工程,采用基于软土蠕变模型数值分析方法,研究了土方开挖运输效率对运营高铁和基坑围护结构变形的影响。结果表明:采用高效运输设备提高施工效率30%后,基坑围护结构最大水平变形可以减小15%,顶板最大沉降减小20%。

考虑土体小应变特性的桩基动刚度拟静力计算方法

上部结构受力验算需要用到下部基础刚度作为弹性边界条件,而桩基的刚度又受到土体刚度非线性的影响。本文采用拟静力方法计算桩、土和承台共同作用下的整体三向动力刚度,并引入土体小应变刚度的简化分析模型考虑土体刚度非线性对桩基刚度的影响。通过桩土相互作用模型中"受力变形平衡-土体刚度与应变协调-受力变形平衡"的循环计算,实现对土体在小应变水平下刚度非线性弱化特性的模拟,最终达到模型力学平衡与土体刚度水平的协调,从而得到桩基的拟静力刚度。在有限差分软件中实现上述算法,并对某工程柱下单桩和群桩基础整体三向刚度进行了大规模的计算应用。研究表明,采用本文提出的考虑土体与应变特牲的桩基动刚度拟静方法所得到的结果可为上部结构受力分析提供合理的计算参数。

相变蓄热单元的研究进展

相变材料具有储热量大、温度恒定及热量可控释放等优点,在热量储存领域有着广阔的应用前景.本文介绍了相变蓄热材料的研究概况以及相变蓄热单元的封装方式及结构.指出研制开发质量轻、效率高、寿命长、可靠性高的相变蓄热单元是相变蓄热技术的发展方向.

天然硬石膏粉体的改性研究

硬石膏作为一种无机粉体填充到树脂中可以有效改善其产品性能,并能降低成本。研究硅烷偶联剂表面有机化改性天然硬石膏粉体,通过改性前后硬石膏粉体与二甲苯有机溶剂的相容性实验、红外分析及表面接触角与表面能分析对改性效果进行评价分析。

相变储能材料循环热稳定性及与容器相容性研究概况

综述了相变储能材料的循环热稳定性以及与容器相容性的研究进展;介绍了各类相变材料的循环热稳定性和太阳能相变储能材料与金属容器的相容性,以及相变材料循环热稳定性、容器腐蚀程度的表征方法;展望了太阳能相变储能技术的重要意义,并提出了相变材料特别是中高温相变材料在热性能及与容器相容性所面临的挑战和解决方向。

2013-2014年夏季南极普里兹湾反照率走航观测研究

在2013—2014年南半球夏季时对南极普里兹湾海区的反照率进行了走航观测。利用安装于破冰船船头的高光谱辐照度计测量入射和反射的350—920 nm的太阳短波辐射,基于此观测数据,经计算得到了反照率。分析比较不同下垫面的反照率,通过比较不同航段的观测结果,得到了反照率的空间变化以及从海冰融化期至冻结初期的变化。不同下垫面的反照率差异较大,有积雪覆盖的固定冰反照率最大,有积雪覆盖的浮冰其次,而积雪融化的浮冰则反照率有所降低。新冰的反照率较低,有积雪覆盖的新冰反照率迅速增加。比较不同波段的反照率,发现融化期由于积雪含水量较大,增加了对近红外辐射的吸收,降低了该波段的反照率。结合卫星遥感(AMSR-2)和人工观测的海冰密集度,发现区域平均的反照率主要取决于海冰密集度,不过也受下垫面物理特征影响,例如2月底至3月初形成的新冰,反照率只有老冰的1/3—1/2。新冰形成,会直接增加海冰密集度,但由于其反照率较低,对空间平均反照率的贡献较小。因此,若要建立合理的冰水混合区的反照率参数化方案,必须充分考虑海冰类型和冰面积雪的物理状态,并考虑反照率的波长依赖性。

降雨影响下残积土层中深基坑变形特性测试及分析

残积土水稳性差,强度参数随饱和度和应变水平变化而变化.为了研究深厚残积土层中的基坑变形特性受降雨的影响,依托厦门某残积土深基坑工程开展围护桩变形和坑外地面沉降的监测;结合开挖工况和降雨数据,探讨降雨条件下残积土结构弱化对基坑支护结构和土层环境变形响应的影响.结果表明:基坑围护结构和土体的变形在连续降雨阶段较小,在雨停后的排水清淤阶段开始缓慢增大;排水清淤后继续开挖,基坑变形急剧增大.开挖结束后,基坑围护桩的最大侧向变形量约为无降雨影响下的1.5倍,坑外地表沉降的影响范围从开挖深度的1.5倍增至2.5倍.研究结果对受降雨影响的残积土基坑的工程应用具有一定的参考意义.

硅胶固载化酸性离子液体催化壳聚糖生物质制备5-羟甲基糠醛

为了解决离子液体(IL)被用作催化剂和溶剂在壳聚糖生物质转化制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)反应中所需要的量大、且不易从反应物中分离等问题,采用溶胶-凝胶法将4-磺丁基-1-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体[HO3S(CH2)4MIM]HSO4固载在硅胶上,制备了一种硅胶固载化的离子液体,采用中心复合设计(CCD)和响应面法(RSM)对该催化剂催化降解壳聚糖的反应条件进行了优化。结果表明:以较少量的质量分数为1.56%离子液体/硅胶为催化剂,水为溶剂,获得了摩尔分数为31.4%5-HMF的产率;该体系中催化剂易于分离,且用水作为溶剂绿色无污染,说明本研究为壳聚糖转化为5-HMF提供了一种绿色简便的方法。

轴力自补偿支撑对支护结构受力变形影响研究

轴力自补偿钢支撑能及时补偿因墙体变形造成的部分预应力损失,实现控制基坑变形的目的。基于自补偿钢支撑作用机制与弹性地基梁法,采用'集中力+弹簧单元'并联作用的混合边界,建立考虑支撑轴力自补偿的连续墙受力平衡方程。将该方法应用于某隧道工程中的基坑工程,模拟以支撑轴力为控制目标的自补偿钢支撑和传统预应力钢支撑作用下基坑施工过程,并对比分析这两种支撑体系对连续墙受力变形发展变化的影响。结果表明,自补偿钢支撑不仅能及时弥补预应力损失,且较预应力钢支撑能更有效限制墙体变形,但过大的轴力控制阈值会引起坑外墙体弯矩显著增大。进一步结合现场试验数据,检验算法合理性。