含崩解软岩红层材料路用工程特性试验研究

红层软岩成分复杂而且部分岩类具有崩解特性,导致其工程性质复杂和不稳定。对组成红层软岩的各种岩类进行的化学成分、物理性质、耐崩解性等试验表明:组成红层软岩的各种岩石化学成分、矿物含量、物理力学性质、水理性质等差异较大,因各种岩类混杂,工程中很难区别对待。通过对试验结果的深入分析,给出了崩解后红层软岩路用工程特性指标间的相互关系式,并指出完全崩解后的红层材料性质稳定,压实度达到95%的崩解后红层材料填筑体的物理力学指标可满足其作为路基填料的要求。某高速公路工程应用及现场试验和工后观测结果表明,经一定程序处理后的红层软岩可作为路基填料,若采取适当的施工工艺可大大缩短工期。

城市轨道交通建设工程施工安全风险管理信息化系统研究

由于城市轨道交通建设工程项目的隐蔽性、复杂性和较难预测等特点,使工程面临巨大的施工风险。通过对南宁、宁波两地城市轨道交通现有风险管理系统的实地调研,结合自身团队对风险管理信息化系统的研发,提出了一套完整的风险管理信息化系统开发方案。通过三大功能模块(静态风险评估、动态风险管理、风险知识管理)和相关理论方法(层次分析法、模糊综合评价、人工神经网络等)阐述了风险管理信息化系统开发的流程,最终得出一套可行且合理的系统搭建方案。

基桩竖向荷载传递模型及承载力研究

通过对桩侧荷载传递机理的分析,建立出一种改正的能综合考虑实际工程中桩周土体加工软化和加工硬化等不同性状、桩侧阻的深度效应、不同桩侧土类以及不同成桩工艺等因素影响的桩侧阻、桩端阻荷载传递模型.以荷载传递解析法为基础,分别考虑桩顶沉降处于弹性、弹塑性或塑性等状态,导出了以桩顶沉降量控制基桩竖向承载力的一系列公式,并开发出相应的计算程序,由此可通过控制桩顶沉降量来确定基桩的桩顶竖向承载力.将该计算方法用于某工程现场静载荷试桩对比分析,理论与实测结果吻合良好.

基于Weibull分布的岩石损伤软化模型及其修正方法研究

利用岩石微元强度服从Weibull随机分布的特点,引进能合理描述岩石微元强度的参量,基于岩石三轴应力-应变试验曲线,建立了反映岩石破裂全过程的损伤软化本构模型。在此基础上,探讨了基于Weibull分布的岩石损伤软化模型参数与围压的关系,并结合模型参数对该模型的影响规律以及岩石破裂过程全应力-应变试验曲线的特点,对其参数进行了合理修正,从而建立了更加符合实际的岩石损伤软化本构模型,并与试验结果及前人研究结果进行了对比分析。分析结果显示了该模型的合理性,表明该模型具有广泛的工程应用前景。

竖向土工加筋体对碎石桩承载变形影响的模型试验研究

在碎石桩桩顶一定深度内包裹竖向土工加筋体形成筋箍碎石桩,能有效提高碎石桩的承载能力,控制复合地基沉降量。采用分级加载方式,设计并完成了两组较大比例室内模型试验,对比分析了筋箍碎石桩和传统碎石桩的承载变形特性,进而探讨了筋箍碎石桩的加筋机理和鼓胀变形模式,重点分析了竖向土工加筋体的应力应变特征。分析结果表明:竖向土工加筋体能有效约束碎石桩的侧向鼓胀,在微小侧向变形内提供足够的径向约束应力;筋箍碎石桩的最大鼓胀变形多发生于加筋体以下区域,其破坏模式与筋体材料、桩体、桩周土体及其相互作用和协调变形密切相关;筋箍碎石桩的桩顶和桩底桩土应力比均明显大于传统碎石桩,上部土工加筋体在提高桩体刚度的同时,可有效地将上部荷载传递至桩底较好土层。

基于正交设计的复杂环境下土石混填体大型直剪试验研究

为了更加系统、全面的研究土石混填体处于复杂环境时的强度特性,综合考虑含水率、浸泡时间、干湿循环、含石量、岩性与土性等因素,采用美国Geotest公司生产的大型直剪仪,并基于正交设计方法开展了一系列土石混填体室内大型直剪试验研究,进而确定出了不同因素对土石混填体抗剪强度有何影响及影响程度,为此类受多因素、多水平影响的试验研究探讨出了一种新的思路。试验结果表明:土石混填体抗剪强度主要源于内部石料间的相互嵌入、咬合及摩擦等作用;含石量是影响土石混填体强度特性最主要的因素,随着试样中含石量的增加其内摩擦角近似呈线性增加;对于试验中所涉及的3种水作用环境,含水率对土石混填体抗剪强度的影响最为显著,且含水率对其剪应力–剪切位移关系曲线亦存在非常重要的影响,相比之下,浸泡时间与干湿循环对试样抗剪强度影响较弱,且试样在浸泡48 h或干湿循环4次后其抗剪强度基本不会再继续弱化;当试样中含石量≥55%时,其抗剪强度受岩性影响较为明显。

岩溶区嵌岩桩承载力及其下伏溶洞顶板安全厚度的研究

根据岩溶区嵌岩桩的工程特点,建立了符合其工程特点的岩溶区嵌岩桩的固支梁力学模型,基于突变理论导出了岩溶区嵌岩桩的能量势函数和分叉集方程,建立了岩溶区嵌岩桩承载力及其下伏溶洞顶板安全厚度确定的尖点突变模型。根据岩溶区嵌岩桩下伏溶洞顶板失稳破坏条件,提出了岩溶区嵌岩桩承载力及其下伏溶洞顶板安全厚度的确定方法。工程实例分析表明该方法能满足工程要求,具有一定的理论与工程实用价值。

岩溶及采空区桥梁桩基桩端岩层安全厚度研究

通过对桩端岩层变形特性及破坏机理的深入分析,针对岩溶及采空区桥梁桩基桩端持力岩层安全厚度的确定进行了较全面的探讨,提出了一系列经济合理、安全可靠、且便于工程应用的计算公式,并对公式的使用范围、注意事项、影响因素以及其合理安全系数的选取等进行了讨论。

草根加筋土的室内三轴试验研究

用室内三轴试验方法研究了草根加筋土的应力-应变及强度特性,探讨了在不同加筋情况下草根加筋土抗剪强度指标的变化规律,分析了素土和草根加筋土的变形破坏模式以及筋材在土体剪切过程中的阻抗机理。试验结果表明:(1)草根加筋土的强度和抵抗变形的能力较素土有显著的增强;(2)对于抗剪强度指标,与素土相比草根加筋土的内摩擦角变化较小(相对变化率绝对值在11%以内),但黏聚力增长较大(最大可达9倍);(3)在草根加筋层数一定的情况下,随着加筋量的增加,草根加筋土的主应力差值、抗剪强度值以及黏聚力值呈现先增加后降低的趋势,亦即加筋层数相同时存在最佳含根量。本研究结果对于深入认识植被护坡机理和合理选择植被密度具有指导意义。

岩石损伤统计强度理论研究

本文从岩石微元强度服从Weibull分布的角度出发,建立了模拟岩石破裂全过程的损伤本构模型。在此基础上,根据岩石屈服或破坏的概念,重点探讨了利用多元函数求极值的方法建立岩石强度理论的途径,初步建立了一种新的岩石强度理论即岩石损伤统计强度理论及其建立方法,与实测结果及其它岩石强度理论比较表明,具有明显的优越性。

岩溶区嵌岩桩桩端承载性能研究

为考虑岩溶区基桩嵌岩段岩层与顶板的整体承载效应及溶洞形状对桩端极限承载力的影响,在嵌岩桩桩端极限破坏模式研究的基础上,首先根据桩端极限破坏线与溶洞的位置关系,确定了溶洞发生破坏时的临界状态;其次,结合桩端岩层极限状态下的传力机制,分析了岩溶区嵌岩桩桩端极限破坏模式。然后,通过建立极坐标系,给出了溶洞发生冲切破坏、冒顶破坏的限定条件,并推导了不同破坏模式下岩溶区嵌岩桩桩端极限承载力的计算公式。最后,用试验数据与工程实例对本文理论进行验算,验算结果表明:理论计算结果与试验现象及工程实例结果较为吻合,可为岩溶区嵌岩桩桩端极限承载力的计算提供一些参考。

岩溶区桩基冲切破坏模式及安全厚度研究

针对岩溶区桩基冲切破坏模式研究的不足,结合混凝土平板受力特性,运用极限分析原理确立了符合工程实际的岩溶区桩端溶洞顶板冲切破坏机制。引进格里菲斯非线性岩石强度准则,基于功能原理导出了桩端岩层抗冲切破坏的极限荷载,然后通过变分原理求得了冲切破坏体的母线方程,最后通过微分获得了岩层抗冲切安全厚度计算公式。参数分析表明:冲切破坏模式主要取决岩石抗压与抗拉强度之比n,n值越小,冲切破坏体底部直径d1越小;反之,冲切破坏体底部直径d1越大。一般情况下,d1/d的值在2.0～4.0之间。岩石抗压与抗拉强度的比n也是抗冲切安全厚度确定的主要影响因素,随n值的提高,安全厚度应适当增大。对于石灰岩地区,安全厚度一般取2～3倍桩径较为合理。工程算例对比分析表明,理论计算与实测结果吻合较好,其结果对岩溶区桩基设计有一定参考价值。

成层地基中倾斜荷载桩改进有限杆单元法研究

传统有限杆单元法不能考虑倾斜偏心荷载下基桩的P-Δ效应,假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,导得具有简洁形式、计入P-Δ效应的杆单元刚度方程,进而得到改进的有限杆单元方法,并给列出了用该法进行成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向分散集中荷载综合作用下并考虑桩身倾斜影响基桩内力位移分析的具体计算步骤。结合某工程实例,对上述方法进行了验证。最后对影响倾斜荷载桩的主要因素如埋深、桩材、基桩自由长度、桩身倾斜度、竖向荷载偏心矩以及荷载倾角等对基桩受力特性影响进行了分析,获得了一些定性的结论。

红砂岩崩解特性及其路堤填筑技术研究

结合某高速公路大型模拟试验路堤及实体工程试验路段试验研究,从研究红砂岩的化学成分与结构特征入手,深入探讨了红砂岩崩解试验方法及其崩解机理与特性,从而提出了红砂岩的有效工程分类方法,并在此基础上,深入研究了红砂岩作为路用材料的路堤填筑技术,进而确定出红砂岩路基填筑的合理施工工艺,并提出了相应合理的路基填筑质量控制标准及其检测方法,为红砂岩地区高速公路路堤填筑提供了可靠的技术保证。

基于统计损伤理论的莫尔-库仑岩石强度判据修正方法之研究

首先,引进基于莫尔–库仑岩石强度判据的岩石微元强度表示方法,从岩石微元强度服从Weibull随机分布的角度出发,基于岩石三轴应力–应变试验曲线建立了特定围压下反映岩石破裂全过程的损伤软化统计本构模型;然后,通过探讨岩石损伤软化统计本构模型参数与围压的关系对模型参数进行了合理修正,从而建立出更加符合实际的岩石三维损伤软化统计本构模型;最后,在此基础上,根据岩石屈服或破坏的概念,重点探讨了利用多元函数求极值的方法建立岩石强度判据的途径,从而对莫尔–库仑岩石强度判据进行了合理修正,修正后的莫尔–库仑岩石强度判据与实测结果及莫尔–库仑岩石强度判据比较表明,其具有明显的优越性。

土石混填体抗剪强度特性及影响因素的试验研究

土石混填体是一种由土体和块石混合形成的非均质散体材料,其抗剪强度特性主要受含水率、含石量、颗粒级配及压实度等因素的影响。基于室内大型直剪试验,在前人研究的基础上,考虑级配参数的影响,通过控制试样质量与体积达到试验所需的压实度水平,分析了各主要参数对土石混填体抗剪强度的影响规律。试验结果表明:在级配良好的情况下,随不均匀系数的增大,土石混填体抗剪强度先增加后减小,不均匀系数在22.99左右时取得峰值,而曲率系数对其影响较小;土石混填体的抗剪强度分别随着含石量、压实度的增加而不断增加,但当压实度超过92.5%后增加趋势变缓。随着含水率的增长,其抗剪强度先增加后减少,在最优含水率附近时达到峰值。基于Matlab多元线性回归分析,得出了各因素对土石混填体抗剪强度影响程度的主次顺序为:含石量>含水率>压实度>不均匀系数>曲率系数,通过非线性回归分析得到了其抗剪强度关于各因素的拟合公式,且相关指数R^2大于0.9。

考虑地基土非线性固结的桩侧负摩阻力计算方法研究

针对软土地基因固结沉降在桩侧引发的负摩阻力问题,从桩土相互作用机理出发,首先,根据软土压缩曲线性质,采用双曲线应力应变模型考虑地基土固结非线性特性,推导了桩侧土沉降随深度和时间变化的计算公式;其次,引入Gibson地基理论考虑地基土的非均质性,结合桩土界面剪应力–剪应变双曲线模型,建立了反映桩土界面剪切刚度系数随深度非线性增长的荷载传递函数。在此基础上,联立桩体平衡方程,获得了桩侧摩阻力、桩身轴力分布和中性点位置。最后,将理论计算曲线与工程实测曲线进行对比,并进一步分析了压缩试验参数、固结度、桩径及桩长、地表堆载对桩侧负摩阻力及中性点位置的影响,结果表明计算方法是可行的,可为类似工程提供参考。

公路路基岩溶顶板安全厚度确定的数值流形方法研究

利用数值流形方法具有两套分析网格即数学覆盖网格和物理覆盖网格,因而处理开挖模拟问题具有灵活性的特点,重点解决了数值流形分析的开挖模拟分析方法问题;然后引入强度折减技术,结合数值流形方法提出了公路路基岩溶顶板稳定性的评价方法。在此基础上,引进枚举优化分析法,通过分析岩溶顶板稳定性与岩溶埋深和溶洞几何形态等因素的关系,建立了公路路基岩溶顶板安全厚度确定的新方法;最后利用本文研究方法确定了某实际工程的岩溶顶板最小安全厚度,实践证明效果良好。

软土路基沉降变权重组合S型曲线预测方法研究

通过对软土路基沉降发展规律及其沉降曲线特点进行深入研究,在S型单项预测模型基础上,基于5种S型增长曲线模型,引进组合预测的思想,重点探讨了软土路基沉降发展的预测方法与理论,并建立了软土路基沉降预测的变权重组合S型增长模型,通过数学规划方法求解,从而可根据有限的实测沉降观测数据预测软土路基沉降发展过程。工程实例分析表明,利用该模型与方法得到的预测曲线与实测曲线吻合良好,能够满足工程要求,此外,变权重组合预测模型比其它单项模型具有明显的优越性,为软土路基沉降发展预测提供了一种有效而实用的方法。

基坑支护方案确定的区间关联模糊优化方法研究

首先,在深入研究基坑支护方案确定之影响因素基础上,确定出其主要影响因素及评价指标,并根据影响因素与评价指标的层次性和模糊性特点建立出基坑支护方案确定的综合优化评价模型;其次,针对评价指标取值不确定性特点提出采用区间数表示其属性值的方法,并通过探讨有关区间属性值与区间数权向量确定方法及区间关联分析方法等问题,从而建立出基坑支护方案的区间关联度分析方法;然后,引进相对优势度分析方法,建立出基坑支护方案确定的区间关联模糊优化方法;最后,通过工程实例计算,并与其它分析方法进行对比分析,表明了该方法的可行性与合理性。