地表堆卸载对浅覆土盾构隧道影响试验研究

地铁沿线开发利用过程中不可避免地造成紧邻地铁隧道的地表临时堆载,堆载清除后依然会对隧道结构造成不可恢复变形,影响地铁安全运营。现有的研究主要集中在堆载过程引起的盾构隧道变形,缺少堆载−卸载这一完整过程的研究。为探究地表堆−卸载引起的浅覆土隧道变形特性,以错缝无榫槽盾构隧道为原型,使用3D打印技术制作的盾构隧道模型开展砂土地层盾构隧道的浅覆土堆−卸载试验和常覆土堆载试验,分析浅覆土隧道堆−卸载过程受力及变形情况,并对比堆载过程浅覆土隧道与常覆土隧道受力及变形结果。实验结果表明:地表堆−卸载过程引起隧道管环变形由整体沉降和径向收敛2个部分组成。地表临时堆载引起隧道的部分变形是不可逆的,且浅覆土隧道的卸载回弹变形具有一定的滞后性,卸载后,隧道环的不可恢复位移偏移量:拱底>拱顶>拱腰。距离荷载中心越近,截面椭圆化越明显,且拱顶、拱底和拱腰是产生弯矩的峰值处。浅覆土隧道对地表荷载变化更敏感,在地表堆载下产生明显的沉降区,且隧道两端发生翘起现象;常覆土隧道差异沉降相对较小,沉降曲线较平滑。浅覆土隧道受到附加应力更大,但受影响范围要小于常覆土隧道。研究可为地表突发堆载中既有盾构隧道的保护提供理论依据。

可回收桩锚变形影响因素模型试验与数值模拟

通过室内可回收桩锚支护基坑模型试验及MIDAS GTS NX有限元软件,探究基坑开挖与回填阶段锚杆回收对基坑变形的影响。通过改变锚杆倾角、竖向间距、桩长、桩间距等参数,揭示桩体水平位移、地表沉降及桩身弯矩的变化规律。结果表明:可回收桩锚支护结构的支护效果与传统桩锚支护一致,地表沉降曲线呈凹槽型,支护结构水平位移以圆弧形式向坑内扩展破坏;在回填阶段,锚杆的失效回收是造成支护结构位移增长的主要因素,其中又以上层锚杆的影响最为突出;在使用可回收桩锚支护的基坑中,可回收锚杆的竖向间距取值为6D、倾角为10°~30°时,支护效果较为理想,也可以通过适当增加桩长与锚杆层数来控制基坑变形。

地表堆载对既有盾构隧道纵向变形影响

临时基坑开挖弃土和建筑垃圾引起的地表堆载将对盾构隧道产生不利影响,威胁盾构隧道运营安全,因此有必要评估地表堆载作用下盾构隧道的变形。利用非线性Pasternak地基模型,考虑地基非线性变形特点,通过接头非连续盾构隧道计算模型反映盾构隧道环间接头的影响,利用两阶段法,推导得到地表堆载作用下盾构隧道纵向变形简化计算方法。首先,通过Boussineq解求得地表堆载下盾构隧道所受附加荷载;其次,将附加荷载作用于盾构隧道,结合接头非连续盾构隧道模型推导得到盾构隧道在地表堆载作用下的纵向变形方程,并使用有限差分法对方程进行求解,最后结合2个工程案例验证了所提方法的合理性。结果表明:增加盾构隧道环间接头的转动刚度对减小隧道沉降的作用较小,但可以有效减小接头张开量;增加堆载长度会同时增大盾构隧道沉降量和沉降范围,而增加堆载宽度只会导致隧道沉降量缓慢增加,但不会引起隧道沉降范围增大;增大堆载边界线到隧道轴线的距离会有效减少堆载引起的沉降量。

地表突发堆载作用下地铁盾构隧道变形机制三维精细化数值模拟研究

随着临近地铁盾构隧道施工项目的不断增多,地铁盾构隧道上方地表突发堆载事件日益频发,易诱发不均匀沉降、管片破损、渗漏水等一系列病害,严重威胁着地铁的运营安全。目前提出的地表突发堆载作用下地铁盾构隧道有限元模型大多基于连续结构分析,忽视了管片间接头的影响。通过构建管片间接头受力模型,建立了地铁盾构隧道结构三维精细化数值计算模型,研究了地表突发堆载作用下地铁盾构隧道的受力变形机制。结果表明:地铁盾构隧道整体在纵向上出现高斯分布的不均匀沉降,管片环在横向上被压扁成“横鸭蛋”形;管片环内接头张开和错台均集中于堆载宽度范围内,管片环间接头张开和错台分别集中于堆载中心和堆载宽度边缘;地铁盾构隧道沿纵向的沉降大部分由管片环间错台累积贡献,最大累加错台量占最大沉降量的73%;管片环在横向上呈现非协同变形,拱顶沉降量是拱底沉降量的1.5倍,管片环间接头的剪切力由拱顶向拱底逐渐递减;管片环收敛率在堆载中心正下方最大达4.1‰,收敛变形导致拱顶处和拱腰处管片环内接头分别向管片环内部、外部张开,以及拱顶处、拱腰处管片应力集中;堆载中心正下方管片环间截面上的应力分布以29°的中性轴为界,中性轴以上管片受压,中性轴以下管片与螺栓同时受拉。本文所提出的地铁盾构隧道结构变形三维精细化数值模拟方法能够高效、准确地模拟地铁盾构隧道结构和管片间接头部位的受力和变形特点,具有一定的工程应用价值。

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,30d内劣化明显,30d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,30d内增加速度较快,30d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。

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。

低应变反射波法测桩的轴对称问题数值计算

建立了更符合工程实际的桩土系统瞬态振动计算模型。利用有限差分法计算了完整桩在瞬态轴向激振力作用下的动力响应,比较分析了三维和一维桩顶轴向速度响应的差别。结果表明:相对激振半径、桩周土剪切波速也是影响三维效应的重要因素;传感器放在0.55R(R是桩的半径)处可以得到干扰较小的信号。绘制了不同时刻的波场图,直观地反映了波在桩中的传播规律。

非完整桩扭转振动问题的数值计算

文章提出了非完整桩在瞬态激振力矩作用下扭转振动的数值计算模型,并用有限差分法计算了非完整桩的扭转振动,得到了各种典型缺陷桩对应的理论曲线。定量计算结果表明,桩周土的性质是影响扭转波衰减的一个重要因素;桩周土越软,扭转波衰减越慢,缺陷反射和桩底反射越明显,此时利用扭转波进行基桩完整性检测更有效。

玻璃纤维筋(GFRP)在我国地下工程应用的研究进展

玻璃纤维筋具有轻质、髙强、抗疲劳、耐腐蚀性、可设计、易加工等多种优点,可合理代替钢筋;近几十年玻璃纤维筋广泛应用于我国地下工程领域,并取得了丰富的成果。文章从材料、锚杆、地下连续墙及桩基础等方面阐述了我国GFRP筋的研究和应用,并对其应用前景提出几点看法。

桩锚支护结构在红砂岩边坡中的应用

红砂岩是一种具有强度低,胶结弱,遇水易软化崩解等致灾特性的工程性岩体,这些工程性质会对地区的工程建设产生较大影响。皖南地区多条高速公路沿线分布有大范围红层路堑边坡,一旦发生失稳,将造成重大的经济及安全损失。2020年入梅以来,安徽省迎来了大范围强降雨天气,其中皖南部分地区降雨量高达24小时300mm以上,属于特大暴雨,经历这场降雨后,皖南地区某高速公路沿线出现大量红层路堑边坡滑坡灾害。文章以该区域某红砂岩路堑滑坡为研究对象,利用麦达斯有限元软件计算此次经历降雨下的边坡稳定性,并针对该边坡特性设计了桩锚加固边坡的方案。

锚桩支护体系中锚杆预应力对支护效果的影响研究

文章基于皖南地区某红砂岩滑坡桩锚支护工程实例,运用迈达斯有限元软件计算降雨条件下的滑坡安全系数。通过改变锚杆的预应力值(0~1000kN),分别计算滑坡在不同预应力条件下的最大总位移和安全系数。研究结果表明,采用桩锚支护结构对边坡进行支护时,锚杆的预应力控制在300kN时效果最佳。

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。

反褶积方法在基桩反射波法检测数据分析中的适用性研究

文章利用反褶积法处理基桩反射波法检测的数据,通过MATLAB数值模拟,分析得出基桩缺陷类型不同,其桩顶速度曲线经反褶积处理后,对应的反射特性也不同。反褶积法可以提高反射波的纵向分辨率,从而有效识别时域曲线分析时不易识别的缺陷的反射波,进一步提高桩基检测分析时的准确度。

低应变反射波法判别PHC管桩接头质量的研究

由于单根管桩设计长度的限制,设计桩长较长时,需要接桩,目前主要的接桩方式是焊接。接头焊接质量的好坏会直接影响桩基的承载力、稳定性。同时在管桩施工过程中,由于压桩操作不规范、土层软弱变化等原因,可能造成管桩接头松动甚至断开,导致管桩整体稳定性丧失,引发严重的工程安全问题。为了研究低应变反射波法对管桩接头质量的检测效果,正确判断接头处是否存在质量问题,根据接桩特点,建立接头模型,进行了数值模拟。然后,通过制作模型桩,进行现场实验,对实测曲线和数值模拟曲线进行了比对分析,得出了有意义的结论。

低应变检测对PHC管桩裂缝测试效果分析

为了研究低应变反射波法对管桩裂缝的检测效果,更好地识别和检测出裂缝的类型和位置,文章对模型桩进行了理论计算和检测实验,了解管桩中波传播的特征;通过制作完整PHC管桩和一系列缺陷桩(包括横向裂缝、竖向裂缝及斜向裂缝),采用低应变反射波法测得了数百条测试曲线;对理论曲线以及实测曲线进行了分析,得到了一些有意义的结论。

含裂缝管桩低应变测试的三维数值分析

文章采用弹性动力有限积分法(elastodynamic finite integration technique,EFIT)对含裂缝管桩的低应变完整性检测进行三维数值分析,建立了柱坐标系下的管桩数值模型,根据初始和边界条件,得出含裂缝管桩的桩顶轴向速度响应,并与实测数据对比验证了算法的准确性;分析了激振脉冲宽度、裂缝产状、裂缝长度及位置对桩顶轴向速度响应的影响;提出一种提高裂缝定位效果的修正方法。结果表明:EFIT适用于含裂缝管桩低应变测试的模拟;低应变反射波法不能用于识别轴向裂缝,但可用于识别横向裂缝;激振脉冲越宽,对横向裂缝的识别效果越差;由传统一维理论得出的横向裂缝位置偏浅;提出的修正方法有助于提高裂缝定位的效果。研究结果可为管桩裂缝的低应变检测提供参考。

桩基检测管理系统的制定与使用探析

本文就桩基检测管理系统的制定与使用进行了探索,确保桩基检测管理的高效性,使其能为桩基检测管理工作提供科学的决策依据并进行科学的评估,从而达到提高建筑工程的使用寿命。

应用反射波法反演基桩缺陷精度问题的理论分析

文章建立了更符合工程实际的桩土系统瞬态振动计算模型,利用有限差分法计算了非完整桩在瞬态轴向激振力作用下的动力响应。根据反射波反演基桩缺陷的原理,对反射波法反演缺陷的位置和大小的精度进行了理论计算和分析,得出的结论可供工程检测实践参考。

海水对PHC管桩的腐蚀机理及其防治措施

PHC管桩以其性能优良、施工方便等优点而被广泛的应用于沿海区域建筑物的基础工程中。但由于沿海地区的海水存在一定的腐蚀性,给管桩的耐久性带来不利影响。文章探讨了海水对PHC管桩的腐蚀机理,并提出了对应的防治措施,以期能为PHC管桩在沿海地区的应用提供指导。

应用小波分析法检测预应力管桩裂缝的研究与实践

针对目前利用低应变时域分析和频域分析方法无法准确识别管桩桩身存在的细小裂缝的技术问题,结合理论分析、模型桩对比试验、实例验证的方法,通过时频分析法与小波分析法的对比,探究小波分析法识别管桩细小裂缝的可行性与可靠性。