自平衡法在桩身竖向抗压承载力检测中的应用探讨

结合某钻孔灌注桩工程自平衡法检测桩身竖向抗压承载力应用实例,介绍自平衡法单桩静载荷检测试验原理,对依据规范进行检测和数据分析中遇到的问题进行探讨。自平衡点位置的确定是影响试验结果的关键,实际工程中可增加试桩数量,根据前桩试验情况对后桩平衡点位置进行及时调整,保证能够采用等效转换方式确定桩身极限承载力;依据规范进行等效转换计算时,在上段桩总位移小于下段桩总位移时,会存在某级荷载之后无法进行等效计算的情形;抗压摩阻力转换系数的选取对桩身抗压承载力计算结果影响较大,应结合勘察报告和当地经验合理取值,工程实际中可分别对不同抗压摩阻力转换系数给出不同极限承载力检值。

基于颗粒流程序的黏弹塑性本构模型开发与应用

在深入研究西原体模型黏弹塑性特征的基础上,推导出不同塑性条件下的流变特性方程,并将其推广到离散单元法中,研究了颗粒间力与位移关系的数值积分方案,总结出颗粒流程序中接触本构模型开发方法,并基于二维颗粒流程序(PFC2D)开发出具有黏弹塑性特征的西原体接触本构模型。通过两个互相接触的固定球体之间的应力松弛试验,分3种情况验证了模型编制的准确性。利用取自张家洼铁矿巷道内的岩石试样,通过单轴和三轴压缩试验获取计算参数,并进行了单轴压缩蠕变试验的模拟,通过与室内蠕变试验结果的对比,验证了PFC2D中自定义西原体模型用于岩石流变特性研究的可行性。利用西原体模型与线弹性模型对D型深埋巷道进行分析计算和破坏模式研究,结果显示,西原体模型预测结果与Hoek-Brown准则理论结果更为接近。在围岩蠕变作用下,巷道两帮变形量大于顶板和底板,破坏程度更为严重,计算结果与现场监测数据基本吻合。根据巷道长期稳定性的要求,提出着重支护两帮的治理建议。

无底柱分段崩落法不同放矿方式下崩矿步距研究

以梅山铁矿为研究对象,在分段高度×进路间距为18 m×20 m的大结构参数下,设置不同的步距,分别采用无贫化放矿、低贫化放矿和现行截止品位放矿3种方式进行相似材料模拟实验。结合PFC2D数值模拟,分别从正面和侧面2个方向对矿石回收及废石混入进行模拟分析。研究结果表明:无贫化放矿、低贫化放矿和截止品位放矿3种出矿方式的最优崩矿步距分别为4.5,3.8和3.8 m。无贫化放矿方式基本不破坏矿岩界面的完整性,减少矿岩的混杂机会,因而能最大限度地降低贫化;不同的放矿方式有不同最优放矿步距,当终止出矿时,步距较大,则混入废石主要来源于上部,正面残留较多;当步距较小时,正面废石会过早混入,整体回收率低;当步距适中时,正面废石和上部废石同时混入,回收效果较好。

非贯通节理岩体等效强度及破坏特性

应用PFC2D数值模拟软件,选取适当的细观力学参数,建立非贯通节理岩体试样数值模型并进行双轴试验,设置监控圆监测岩体压缩过程非贯通节理面上不同位置应力及其变化情况。以莫尔-库仑强度准则为基础,对非贯通节理的等效强度参数进行推导,提出含非贯通节理的岩体等效强度公式。建立等效岩石试样和节理岩体试样数值模型进行双轴压缩试验,对含非贯通节理岩体等效强度进行数值模拟。研究结果表明:双轴压缩过程岩桥上应力大于相同时刻节理面上的应力,且岩桥达到峰值强度时节理面并没有达到峰值强度。等效强度公式计算得到的非贯通节理岩体强度与数值模拟得到的强度比较接近,应力-应变曲线基本一致。

基于颗粒流程序的广义Kelvin模型及其应用

研究具有流变特性的由一个Maxwell体和任意个Kelvin体串联组成的广义Kelvin模型,并对其本构关系进行推导。在Microsoft Visual Studio平台上采用C++语言编译模型的头文件和源文件,开发出广义Kelvin模型的动态链接库(DLL)文件,在二维颗粒流程序(PFC2D)中对DLL文件进行加载调用,实现对广义Kelvin模型的开发。对含不同数量Kelvin体的广义Kelvin模型进行应力松弛模拟试验,得到接触力随时间的变化关系并与理论解对比,验证了开发模型的准确性。在此基础上,以某露天煤矿的含粉质黏土边坡为工程实例,利用开发的广义Kelvin模型对其失稳过程进行模拟,所得结果与边坡现场特殊的帽檐形破坏模式相符,而与采用普通线弹性模型模拟得到的边坡失稳形态为"圆弧滑动"不一致,说明该模型可用于研究此类含粉质黏土边坡失稳的破坏机制,并在此基础上,提出了对该类含具有流变特性的粉质黏土边坡的处治建议,研究结论可为今后类似研究提供有益的参考。

负泊松比岩体颗粒流模型及模拟分析

为了从微观结构角度研究岩体特殊的负泊松比效应,基于颗粒流理论和颗粒流程序（PFC）,提出采用颗粒流数值模拟方法。从已知具有负泊松比效应的无机晶体材料出发,研究其内部特殊的微观结构,进而建立符合岩体情况的颗粒流模型。利用所生成模型进行单轴压缩模拟试验,得出泊松比随应力的变化曲线。基于所建模型,对岩体在低荷载水平作用下的负泊松比现象机理进行分析。研究结果表明：当轴压为0～3 MPa时,岩体试样泊松比为负值,最小泊松比为-0.059。模拟结果与室内试验结果大致吻合,验证了该颗粒流模型用于研究岩体负泊松比现象的可靠性。

声波透射法桩基检测缺陷范围确定方法研究

本文对目前声波透射法桩身完整性判定的判据进行分析,讨论其各自的优势与局限性;结合现场钻孔灌注桩桩身常见弊病,提出可能造成的漏判误判情形;结合工程实例,依据桩身完整性检测的综合判定的方法,对桩身缺陷在横截面上的分布范围进行了分析。在采用综合判定的方法获取较为全面的测试参数基础上,以声速和首波波幅作为首要判据,结合细测、几何投影的方式能够对桩身有无缺陷、缺陷范围大小做到较为准确的判断。

低应变法与钻芯法结合在桩长检测中的应用

低应变法可以对桩身完整性和桩长进行检测,当对桩长检测结果存疑时,可采取钻芯法进行验证;当要对整个工程桩长进行检测时,可以采用低应变法和钻芯法结合,确定一个波速代表值,当桩身混凝土波速检测值大于该波速代表值时则可以判断桩长短;结合工程实例介绍低应变法和钻芯法结合实现对复合地基全数CFG桩进行桩长检测,两种方法在桩长检测过程中可以发挥其各自的优势,互相补充;通过钻取的芯样进行抗压强度试验可以确定桩身混凝土实际强度等级及弹性模量,按混凝土波速与弹性模量和质量密度关系理论公式可以对波速代表值进行计算,理论计算结果与现场试验检测结果可以相互印证,取得良好的效果。

堆载法与自平衡法结合在承载力检测中的应用

针对在基坑开挖前就要完成试桩试验的实际工程需求,承载力计算后拟定采用堆载法与自平衡法相结合,对桩身竖向抗压极限承载力进行检测,同时在桩身有效桩长范围内布设内力测试元件对加载过程桩身内力分布情况进行监测,进而推算桩周土侧摩阻力发挥程度;堆载法与自平衡法相结合能够很好的解决基坑开挖前就获取试桩试验参数这一问题,三根试桩在设计最大加载值作用下桩身均未发生破坏,单桩竖向抗压极限承载力为设计最大加载值;桩身内力测试结果表明,各土层在最大试验荷载下并未达到极限状态,桩身承载力并未完全发挥。

多放矿口条件下崩落矿岩流动特性

基于离散元理论和PFC3D程序构建放矿模型,探究多放矿口条件下崩落矿岩流动特性,实现多放矿口条件下放出体及矿石残留体形态变化过程的可视化.同时,将模拟结果与已有研究结论进行对比分析,验证基于PFC程序的放矿模型在崩落矿岩流动特性研究中的可靠性.放矿PFC模拟结果表明,多放矿口条件下放出体形态会因各放矿口间的相互影响而产生交错、缺失等程度的不同变异,并不是一个规则的椭球体.在单一放矿口和多放矿口条件下,放出体高度的变化趋势均可概括为两个阶段:在放矿初始阶段,放出体高度呈指数形式快速增加,随放矿量的增加,其增长率逐渐减小;随后,放出体高度将随放矿量的增加而呈线性增长的趋势.矿石损失率随放矿口尺寸及崩落矿石层高度的增大而减小,随放矿口间距的增大而增大.当相邻放矿口间产生相互影响时,平面放矿方式与立面放矿方式相比,其矿石残留量更小,且崩落矿岩接触面呈近似水平状态下降.

不同端壁倾角条件下放出体形态研究及最优崩矿步距的确定

为分析端部放矿中放出体形态,获得大结构参数下最优的崩矿步距,基于颗粒元理论和PFC3D程序,构建具有矿石散体细观力学性质的放矿模型.通过已有研究结论与模拟结果的对比分析,验证了基于PFC程序的放矿模型的可靠性.在此基础上,开展18 m×20 m结构参数下不同端壁倾角崩矿步距研究.研究结果表明,不同倾角端壁条件下放出体形态不完整,并不是一个规则的椭球体.当放矿量相同时,放出体高度随端壁倾角的减小而增大,放出体整体形态也随之越来越＂瘦长＂.在无限边界和不同倾角端壁条件下,放出体高度的变化趋势均可概括为两个阶段：在放矿初始阶段,放出体高度呈指数形式快速增加,随放矿量的增加,其增长率逐渐减小;随后,放出体高度将随放矿量的增加而呈线性增长的趋势.建议在18 m×20m结构参数下采用85°-90°的端壁倾角,4.8 m的崩矿步距.

红粘土边坡失稳机理及影响因素灵敏度研究

针对山西黄土高原地区特殊的红粘土边坡失稳特征,基于工程地质勘察与颗粒流细观模拟,总结边坡的失稳现象及规律,利用MIDAS/GTS建立3维边坡模型,分析边坡的失稳机理。通过正交试验分析了5种因素对边坡稳定性影响的灵敏度,由强到弱依次为内摩擦角、地震作用、粘聚力、地下水位和重度。根据各影响因素对边坡稳定性影响的主次关系,对东露天矿边坡工程提出合理的治理建议,为红粘土边坡的稳定性研究和此类边坡失稳的防治提供有益参考。

期望体理论的实验研究及端部放矿崩矿步距优化

放出体形态研究是研究崩落矿岩流动规律和确定最优采场结构参数的基础.基于标志颗粒法,通过底部与端部放矿物理实验,研究无限边界条件和半无限边界条件下放出体形态及其变化规律,验证期望体理论的可靠性和适用性.在此基础上,开展了18 m×20 m结构参数下端部放矿崩矿步距的优化实验研究.研究结果表明:实际放出体形态并不是标准的椭球体,而是与期望体更为相近;在无限边界条件和半无限边界条件下,放矿量与放出体高度满足幂函数关系,与放出体半径满足指数函数关系;建议在18 m×20 m结构参数下,优先选用无贫化放矿方式和4.6 m的崩矿步距.

声波透射法桩基检测非缺陷性影响因素

结合工程实例对灌注桩桩身混凝土质量声波透射法检测涉及的数据采集及完整性判定过程遇到的非缺陷性因素进行了探讨;声速值的采集受零声时及管距变化的影响,波幅值的采集受仪器系统性能、换能器耦合状态、测距、换能器收发角度等的影响;在注意到这些因素的前提下,测试时要保证换能器探头在理想位置,平稳慢速拉动测绳,且在冬季检测时,注意测距轮打滑现象;数据分析过程,对于焊缝、弯管及声速连续低于界限值等容易造成误判漏判的现象,应进一步进行参数采集,结合多方资料综合考虑。

大直径长桩低应变检测若干问题探讨

以铁路桥基基桩检测为例,采用低应变检测方法进行了大量现场检测。针对低应变检测中经常遇见的两个问题:浅部缺陷和桩底反射不明显,进行了采用不同激振方式的对比检测,并对检测结果进行分析,结果显示:在大直径长灌注桩低应变检测中,合理使用高频应力波和低频应力波并结合工程实际,可以解决浅部缺陷和桩底反射不明显问题,相关方法对以后类似工程检测有借鉴意义。