盾构侧穿邻近古建筑的施工影响分析及保护措施加固效果的研究

结合上海地铁11号线侧穿古建筑的实际工程,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对国内最新型的MJS桩基施工预加固与新建隧道侧穿引起的邻近古建筑的沉降进行了深入研究。整个施工力学的全过程对建筑物的影响分为桩基施工扰动阶段、上行线穿越阶段和下行线穿越阶段3个阶段。其中先期桩基施工扰动的影响相对显著,但由于MJS桩的保护作用,上行线穿越影响次之,下行线穿越影响最小。计算结果表明,由于桩基施工的预加固与隧道左侧建筑物的存在,使得地表的沉降槽与传统的形式有较大区别;同时,地表的水平位移分布规律也发生了明显的变化。此外,由于隔离桩的保护,大大减少了盾构掘进对地表以及建筑物沉降的影响。现场监测与数值计算的结果对比分析也表明两者所反映的规律较一致,其数值差别较小,进而验证了数值计算方法的准确性与合理性。

边坡工程中抗滑桩群桩土拱效应的数值分析

土拱效应普遍存在于群桩的各排桩间土体中。采用MSC.marc有限元软件,详细研究了边坡中双排抗滑桩的群桩土拱效应,在同排桩桩间距一定下,分析了排列方式为平行排列和间隔排列桩的土拱效应,以及考虑不同排桩桩间距、不同堆载大小、不同土体性质等对群桩土拱效应的影响,以及前后排桩间土体的土拱效应在不同条件下的变化规律,分析表明,当桩的列间距在3～8倍桩径时,行间距在2～8倍间变化对群桩的土拱效应有明显影响。

软土地区地下连续墙深大基坑的变形性状研究

结合前人对上海地区地下连续墙基坑实测分析的成果,以上海软土地区两个典型类似的深大基坑为工程背景,通过现场实测数据的分析,研究基坑采用顺作法两墙合一地下连续墙基坑的变形性状以及对坑外建筑的影响,尤其是基坑浅层软土层厚度和开挖面积因素。研究结果表明,(1)基坑施工过程中围护墙侧向变形均呈'鼓肚子'抛物线形状。基坑变形主要产生在基坑开挖阶段,换撑产生的二次变形仅为开挖阶段的10%左右。挖深范围内的软土层厚度对地墙侧移影响较大;(2)软土地层的厚度不仅影响坑外地表沉降最大值与位置,而且对沉降发展速率及稳定时间均有较大影响,但基本不改变沉降凹槽型的分布形态;(3)基坑开挖过程中基坑围护墙顶与坑内立柱均处于向上隆起状态,隆起量以'碟状'的形态从坑边至坑中不断增大,中间区域的相邻立柱隆起差异量不大,靠近基坑边的相邻立柱隆起差异量大,其差异界限在距离坑边约(1.0~1.5)H_e(H_e为开挖深度)处,软土地层厚度、基坑开挖面积大小对立柱隆沉的量值有较大影响;(4)基础形式与埋深、离基坑的距离对基坑开挖而引起坑外建筑沉降的影响程度尤为明显。

盾构侧穿邻近古建筑地表长期沉降预测与分析

结合上海地铁11号线侧穿徐汇天主教堂的实际工程,考虑MJS桩加固及建筑物存在对地表长期沉降的影响,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对盾构侧穿邻近古建筑地表长期沉降进行预测和分析。计算结果表明,地表长期沉降随时间逐渐增大最后渐趋稳定,而由于MJS桩加固作用及建筑物的存在,地表长期沉降槽与传统形式有很大差异,表现出明显不对称性。此外,由于MJS桩的保护,有效控制了加固区附近的长期沉降,降低了长期沉降对周围环境的影响。从数值计算结果与现场实测情况来看,两者反映的规律基本一致,可验证数值计算方法的可靠性。基于上述研究成果,讨论MJS桩加固、建筑物、扰动范围以及蠕变参数等变化对地表长期沉降的影响,可为今后类似工程提供借鉴。

软岩地基悬索桥重力式锚碇齿坎效应的试验研究与数值分析

基于刚体计算模型,首先从理论上探讨座落在软岩地基上的悬索桥齿坎重力式锚碇的齿坎效应工作机制,得出如下结论:锚碇结构重心位置决定齿坎抗滑效应产生的方式和效果。其次,以赣州赣江大桥作为工程为例,通过现场模型试验分析不同应力水平下,锚碇各级齿坎的应力分布情况,进而研究齿坎的抗滑效应,并检验齿坎效应的上述理论成果。最后,利用FLAC3D对重力式锚碇的受力特性进行三维数值模拟,分别就有、无齿坎锚碇与软岩地基的共同作用情况,包括齿坎各接触面抗滑力分布情况进行计算分析,结果表明:齿坎的存在改变基底应力分布,减少锚碇的水平位移,大幅度地提高极限抗滑力,并最终改变锚碇破坏模式。研究表明,现场模型试验结果与数值计算分析结果是一致的。基于上述研究成果,讨论锚碇结构重心、齿坎高度、接触面以及地层参数等因素对锚碇结构齿坎效应的影响,并提出带齿坎的重力式锚碇结构的设计原则。

脉冲变频电磁场对电厂循环冷却水微生物的控制研究

为减少化学水处理法对环境产生的二次污染,研究利用直流脉冲发生器与线圈绕组相连产生的脉冲磁场杀菌的水处理技术。试验表明,用脉冲电磁场处理冷却水系统中的微生物是切实可行的,此方法具有明显的杀菌作用,杀菌率随着输出电压、水温、单次作用时间和频率的选择而变化,当输出电压为10V,扫频范围为11~17kHz,单次作用时间为0.09s,水温为30℃时,可以达到82%的杀菌率,杀菌效果较明显。

船撞作用下苏通大桥群桩基础水平承载力分析

针对船撞桥问题,以苏通大桥北塔群桩基础为研究对象,建立了船撞桥破坏准则,运用m法及FLAC3D有限差分软件,对不同工况下群桩基础的水平承载力进行了分析,并得到了桩顶剪力的分布规律。结果显示,数值模拟计算结果更加符合实际情况;海水冲刷深度对基础水平承载力影响很大,而不同的碰撞方向对基础水平承载力影响较小;在船撞力作用下,桩顶剪力分布不均,但不同工况下分布规律一致,在角点处桩顶剪力达到极大值。

深基坑模型试验中相似土配比及其微观表征研究

相似地质模型试验是深基坑等岩土工程研究中的一种重要方法,但关于岩土体相似材料的选取、制备工艺及试验适用性等方面的研究仍存在着诸多不足。依托南通地铁1号线汽车东站某基坑工程,在了解该地区富水砂层地质条件的基础上,根据土质相似材料配制要求,选取粉细砂、重晶石粉、洗衣液、膨润土、水为原料,基于正交试验方法进行配比研究,测得不同配比条件下相似土的物理力学参数并对其开展敏感性因素分析。此外,从微观角度进一步分析了各因素对相似土性质的影响机理及其微观结构特征。结果表明:相似土密度受重晶石含量控制,呈正相关关系;黏聚力受含水率与洗骨比控制,呈负相关;内摩擦角与各因素皆呈负相关,受重晶石含量控制;压缩模量与除含水率外的3因素均呈负相关。试验中不同配比相似土的物理力学性质参数分布范围较广,可为类似模型试验中土质相似材料的配制提供参考。

悬索桥锚碇结构2D有限元数值模拟与分析

悬索桥锚碇是平衡悬索桥主缆力的重要构件。锚碇必须具有足够的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性,即在主缆力作用下,锚碇的水平位移和垂直位移必须控制在允许的范围内。江西赣州赣江大桥为主跨408米的地锚式悬索桥,其锚碇座落在弱风化粉砂质泥岩层面,这种岩层属于软岩,在饱和状态下强度下降极快。为此,为了满足不同控制水位下大桥安全,锚碇基础面设计了齿坎结构以增加其稳定性。本文采用大型有限元Marc程序对西锚碇基础和地基进行了二维有限元数值模拟分析,得到了锚碇在运营阶段荷载作用下周围介质的水平位移和竖向位移分布规律,以及锚碇基础底部应力分布规律、齿坎接触面的应力分布规律以及周围地层的塑性区发展趋势。计算表明,齿坎对于减少锚碇水平位移和提高锚碇安全度上是有很大帮助的。

保护建筑整体同步顶升工程造价分析与估算

依托上海某历史保护建筑南楼的整体修缮改造工程,详细介绍了该栋建筑整体同步顶升的实施难点与对策,具体的关键施工技术,以及过程监测量控要求,并全面分析了顶升过程中各分部分项工程的造价费用。同时,结合整体顶升建筑的工程数据和设计顶升高度,提出了各控制项目造价的估算公式,进而得到改造建筑整体同步顶升工程总造价的简便估算方法。此外,还进一步对改造建筑顶升造价指标的影响因素进行全面分析。该造价估算方法可为同类型顶升改造项目的投资估算及投资控制提供一定的借鉴意义。

城市中水回用于电厂循环冷却水深度处理试验研究

城市中水直接回用作电厂循环冷却水,不能满足水质标准要求,本文针对呼和浩特市污水处理厂中水水质情况,采用石灰混凝法进行了深度处理试验研究。研究表明,石灰混凝处理能有效降低浊度、碱度、硬度、有机物等的含量,并且具有运行费用低、环境污染小的优点。通过石灰混凝法对城市中水的深度处理,城市中水可以安全地回用于火力发电厂的循环冷却水系统。

基于导电塑料排水板的真空-电渗同步固结解析解

针对使用阴阳电极均为透水边界的导电塑料排水板(electric vertical drains,EVD)电极进行真空预压与电渗同步加固软基,对阳极建立了轴对称真空-电渗耦合固结模型。该模型考虑了真空预压与电渗由于引起水流方向的不同而产生的相互影响,并给出了阳极影响区域的平均孔隙水压力解析解。通过室内模型试验,验证得出阳极影响区域的孔压实测值与理论计算值在开始与结束时间段内吻合度较好,中间区域出现较大差异。这是由于在实际电渗过程中,阳极附近伴随发生了化学流、热流所引起的孔压变化,而理论公式中没有考虑它们所引起的水流。

深基坑阳角区域变形性状及开挖对坑外桩基的影响分析

结合上海长兴科技厂房基坑工程,采用数值计算和现场实测的方法,对基坑开挖引起阳角区域的变形性状以及坑外邻近建筑桩基的影响进行了深入研究。现场实测结果表明,基坑开挖时围护桩侧向变形均呈"鼓肚子"抛物线形状,由于基坑开挖存在空间效应,基坑侧壁中部以及阳角区域的变形大于其他区域;阳角处坑外建筑桩基沉降经历了普遍发展—加速增大、缓慢回弹—继续增大、缓慢回弹—趋于稳定这四个阶段。数值计算结果表明,坑阳角处与侧壁中部的测斜位移明显大于坑阴角处,坑阳角处及侧壁中部的测点测斜位移呈现"鼓肚子"的形状,阴角处的测斜位移基本呈直线状;坑外桩基距离基坑开挖面越近,其水平位移越大;处于坑阳角区域的桩基受影响程度明显大于坑阴角区域,且桩基的变形性状也不尽相同。现场实测与数值计算结果所反映的规律较一致。

上海沪东文化中心深基坑大开口逆作法设计及实践

针对深厚饱和软土地质与周围环境复杂的条件,探讨上海沪东文化中心深基坑采用周边临时围护桩加水平梁板结构替代支撑的大开口逆作方案的适用条件、应用特点、设计要点,具体包括总体方案选型、围护结构设计、梁板支撑体系内力分析、竖向支承系统设计、承压水控制措施等。同时,结合现场实测数据分析手段,全面分析深基坑的本体变形和施工全过程中周围环境的变化情况,研究大开口逆作条件下围护桩的变形与坑外建筑沉降发展规律。实践证明,大开口逆作技术方案的顺利实施,降低了逆作施工难度,提高了出土效率、缩短了施工周期,并确保基坑安全。

超声冲击纳米化的研究现状与进展

首先介绍了超声冲击金属表面致纳米化的原理、强塑性变形诱导形成纳米晶的机理及纳米晶尺寸和晶粒取向的分析手段,然后结合表面静压力、振幅、单位面积冲击次数等参数变化,总结了超声冲击对金属硬度、粗糙度、残余应力及疲劳性能的影响。超声冲击后,材料表面硬度会大幅提升,表面形貌规则且平整度得到改善。超声冲击诱导产生的纳米晶和残余压应力对提高材料疲劳强度有积极作用。统计认为,超声冲击表面强化对弯曲疲劳试件疲劳性能的提升更大,且试件10^7周次以上的疲劳极限在(0.50~0.65)σb内。对于处理后产生相变的材料,硬度和强度更高的相甚至能将表层硬度和疲劳极限提高到2倍。最后,综合阐述了超声冲击表面强化与等离子氮化、TiN生物覆膜、常规喷丸及激光喷丸等复合处理方式对材料性能的影响,并提出了基于超声冲击纳米化进行混合表面处理需注意的事项:工艺参数和处理顺序要恰当;考虑环境腐蚀时,要对纳米表面进行二次保护,从而提高材料的综合性能;纯机械方式复合处理要根据技术特点来筛选。

数值计算在土力学课程教学中的应用研究

随着计算机数值模拟技术的发展,岩土数值分析方法在教学、科研以及工程实践中的地位越来越高,着重将数值模拟技术引入土力学教学课堂中,以Flac3D软件为例,通过数值计算案例来丰富土力学实践教学,解决课程教学模式单一,实践课时少等问题,同时也激发学生的兴趣,提高学生掌握基本理论的能力,并对岩土工程软件有所了解。

“两墙合一”地下连续墙基坑开挖对邻近建筑的变形影响与实测分析

以上海某医院基坑工程为例,对"两墙合一"地下连续墙基坑的支护结构变形、内力以及周边建筑物沉降的现场实测数据进行全面系统的分析,研究不同施工工况下支护结构内力、变形变化规律,以及基坑开挖对坑外建筑沉降的影响。结果表明,基坑开挖时地下连续墙侧向位移呈抛物线形状,最大侧向位移出现在开挖面下方1~2m处,随着开挖深度的增大,地下连续墙侧向位移逐渐增大;支撑内力的发展呈迅速增大、趋于稳定两个阶段;基坑开挖对建筑物的沉降有较大的影响,基坑北侧建筑物沉降的发展经历四个阶段:基本稳定、开始增大-缓慢回弹、加速增大、趋于稳定;由于坑外邻近建筑的存在,2倍基坑开挖深度范围以外坑外地表沉降实测值与经验预估值基本保持一致,而在2倍基坑开挖深度范围以内坑外地表沉降实测值与经验预估值有较大偏差。

生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解双酚A性能及机理研究

双酚A (BPA)作为一种类雌激素物质,对人类的健康和生态系统的稳定造成了严重威胁。过硫酸盐(PMS)高级氧化法在BPA去除方面表现出了极大的潜力。本论文以秸秆为生物质,采用碳热还原法原位制备了生物炭/Fe0复合材料,并以其作为催化剂活化PMS降解BPA。结果表明,秸秆经碱水解后表面产生了大量的羧基和羟基基团,有利于Fe2+在其表面的负载。复合材料催化PMS降解BPA的性能随着Fe0负载量的增加而增强。在复合材料投加量为0.15 g∙L−1、PMS投加量为0.20 g∙L−1,溶液pH为8.0的条件下,BPA的降解率达到了98.5%。自由基淬灭实验表明,硫酸根自由基与羟基自由基均参与BPA的降解过程,但前者对降解反应起主导作用。本研究有望为催化PMS降解BPA的高性能催化剂的设计和制备提供了新思路。

基于m法的劲性复合桩单桩水平承载力计算方法

既有劲性复合桩相关技术规范中单桩水平承载力计算方法不是十分明确,尤其是不同规范中关键参数的取值差异较大,给设计初期带来不便。在总结国内相关技术规范关于劲性复合桩水平承载力计算方法基础上,结合足尺或大比例劲性复合桩水平承载力试验数据,基于m法系统讨论了水泥土体对于桩身抗弯刚度及水平承载力的影响规律及地基土水平抗力系数的比例系数m等主要参数取值方法。分析结果表明:计入水泥土体对于桩身抗弯贡献是合理的;水平抗力系数的比例系数m取值可按照《建筑桩基基础规范》(JGJ94—2008)建议取值的基础上提高一个土类别来考虑。

基岩与混凝土胶结面的剪切试验和数值分析

以赣江公路大桥重力式锚碇基础工程为依托,在弱微风化泥质粉砂岩的地质条件下,针对混凝土与基岩之间胶结面不同粗糙度的实际情况,开展现场大型剪切试验研究,分析锚碇基础混凝土与基岩之间胶结面的剪切作用机理、破坏模式、变形特性以及抗剪强度参数。同时,为能有效评估胶结面粗糙度对抗剪强度的影响,引入随机分布特征参数,对胶结面的粗糙度进行定量指标化,并采用蒙特卡洛模拟方法模拟胶结面的起伏形态。最后,借助剪切试验数值模拟分析的手段,对不同粗糙形态胶结面的抗剪强度进行研究,进而提出一种基于随机接触面数值计算的胶结面抗剪强度评估的新方法。此外,为验证该抗剪强度计算方法的准确性,将现场直剪试验结果与其进行对比,取得了较一致的结果。