基于Rayleigh分布扰动状态概念的单桩承载特性研究

基于扰动状态概念(Disturbed State Concept,DSC),结合Rayleigh分布从微观角度描述桩-土界面荷载渐进性传递特性,建立了基于DSC理论的桩侧及桩端荷载传递模型,给出了模型参数确定方法,并验证了模型的合理性.同时结合桩侧及桩端荷载传递模型,提出了一种分析单桩承载特性的迭代算法并验证其合理性.通过算法计算得到的单桩承载特性与案例实测值有较好的一致性,且可较好地反映侧阻及端阻硬化、软化等特性.变参数分析结果表明,基于DSC理论的桩侧及桩端荷载传递模型对不同土层、不同桩基施工工艺都有好的适用性,可较准确地描述桩-土界面荷载传递特性.

穿越充填溶洞时单桩沉降计算方法研究

采用圆孔扩张理论提出竖向受荷桩周地层对充填溶洞的水平和竖向作用力计算方法,采用Mindlin解建立溶洞段应力增量计算方法,基于桩-土(岩)界面、桩-溶洞界面的Boxlucas1荷载传递模型提出考虑地层-溶洞-桩共同作用的穿越充填溶洞型单桩沉降迭代计算方法。通过案例分析验证本文计算方法的合理性。根据参数分析结果,研究溶洞与桩顶的距离、溶洞半径、溶洞充填物剪切强度、桩径、桩长等对单桩承载特性的影响规律。研究结果表明:本文建立的计算方法可用于分析单桩穿越单个或多个充填溶洞时的承载特性;充填溶洞距离桩端越远、半径越小、充填物剪切强度越强,单桩承载力越大。

穿越无充填溶洞时单桩承载特性研究

为解决穿越溶洞型单桩的设计难题,研究了穿越无充填溶洞时单桩的承载特性.基于现场物探和室内试验结果明确了溶洞的发育情况和岩土体的物理力学参数,采用有限元软件建立了14组数值计算模型,分别对不同溶洞半径、不同溶洞位置及不同桩径的工况进行了模拟,确定了BoxLucas1荷载传递模型的适用性,提出了穿越无充填溶洞单桩的承载特性计算方法.研究结果表明,桩径增加和溶洞充填时溶洞对单桩承载力的影响将得到削弱,溶洞的半径和位置对桩基承载力具有显著影响.实际工程中应重视前期物探对溶洞发育情况的准确探查,降低溶洞对桩基承载力的影响.相关研究成果可为岩溶区单桩参数设计和承载力预测提供理论依据.

既有建筑地下开挖工程中在役桩竖向承载特性分析

如何评价土体开挖条件下在役桩的竖向承载能力,是桩支承的既有建筑地下开挖工程中亟待解决的关键问题,围绕上述问题,明确土体开挖条件下土体应力状态改变、回弹等因素对桩侧和桩端承载特性的影响,建立考虑土体开挖效应影响的桩侧荷载传递双曲线模型和桩端荷载传递双折线模型,考虑开挖卸荷效应引起的土体超固结状态提出土体开挖条件下桩侧极限摩阻力的计算方法,基于有限差分法和荷载传递法形成既有建筑地下开挖条件下在役桩基竖向承载特性的计算方法。通过与现有试验结果比对分析,验证计算方法的合理性。结果表明,对地下增层开挖条件下单桩进行分析时,应考虑开挖引起的土体回弹、桩周土超固结状态等因素对桩侧和桩端承载特性的影响,当计算的归一化土体回弹量较小时(<1),沉降分析中可不考虑回弹效应。

锚杆加固作用下椭圆形深埋隧洞承载力分析

考虑施工过程中大跨度开挖、锚杆的影响等现场实际情况,分别研究椭圆形隧洞承载能力锚杆长度、锚杆数量、锚杆预应力、侧压力系数以及塑性区范围的变化规律。基于平面弹性复变函数的方法,得到围岩任意一点的应力分量表达式,结合摩尔-库伦(Mohr-Coulomb,MC)准则,分别得到剪判据和拉判据下的拱部承载力,讨论开挖半径以及锚杆各参数对于承载力的影响,分析不同参数对孔边应力的影响,孔边应力对形状参数更敏感,会直接影响承载力。利用3DEC软件验证了理论模型的正确性。

多煤层底板单一含水层矿区突水变权脆弱性评价与应用

针对煤层底板突水脆弱性常权评价中存在的不能反映各主控因素在不同组合变化状态下对底板突水的控制与影响作用,以及我国大范围多煤层底板单一含水层矿区突水的统一规范评价技术难题,以大屯矿区为例,采用基于变权的脆弱性指数法分别对7#,8#和21#煤层底板奥灰突水进行了脆弱性评价和分区研究.通过采用对各主采煤层底板突水主控因素的统一归一化,构建相同变权状态向量,划分统一的各主控因素变权区间,确定统一的变权脆弱性指数分区阈值等关键技术,实现了大屯矿区7#,8#和21#煤层底板奥灰突水脆弱性的统一评价与分区,首次对多煤层底板单一含水层类型矿井采用变权理论开展了突水脆弱性评价.本文还从区域大尺度范围,采用基于变权理论的底板突水脆弱性指数法对同一水文地质单元内的大屯矿区进行了统一评价和分区,并与常权脆弱性评价进行了对比.结果表明:基于变权的脆弱性评价能够更真实地反映各主控因素在不同组合状态下对底板突水的动态控制作用和煤层底板突水的复杂非线性动力作用过程.

李利平:“地下世界”的科学追梦人

培养孩子的科学素养,从实事求是开始,这是孩子为人处世的基本要求,也是开展科研工作的基本要求。中国有句古话叫上天容易,入地难。这次我们邀请到的科学家李利平教授是专门研究地下工程灾害防控的专家,可谓是专门研究地下的人,同时他也是2022年科学探索奖的获得者。在采访中,他带我们看到地下科学探索的无限精彩与可能,也介绍了地下工程领域的创新之举,分享了提升孩子科学素养的好方法。