灌注桩绿色泥浆制备及泥皮的渗透特性

泥浆在地基处理、泥水盾构等工程中起重要角色,增稠剂是泥浆质量的关键所在。传统泥浆使用的增稠剂主要为羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose,CMC),这种泥浆降解难度大,很容易污染环境。针对以上问题,采用瓜尔胶和黄原胶来取代传统泥浆添加剂进行绿色泥浆配置。通过配比实验和改进滤失实验研究泥浆的最优配比以及其新型泥皮的渗透特性。结果表明瓜尔胶:黄原胶最优配比为1∶5。通过增加试验压力,可以减小泥皮孔隙比,从而有效降低泥皮的渗透系数。CMC和新型添加剂对泥浆改性效果大致相同,在膨润土添加2.5 g瓜尔胶与0.5 g黄原胶得到的泥皮渗透系数比同质量分数纯膨润土泥浆小3个数量级。新型天然添加剂对泥浆的改性效果较好,添加高分子材料会使形成的泥皮厚度变小。试验和理论分析结果证明了新型绿色泥浆在桩基工程应用的可行性,可推广应用。

考虑塑性体积应变的扰动状态本构模型改进

针对Desai等人提出的扰动状态本构模型只考虑了塑性偏应变对扰动状态的影响,而没有考虑塑性体积应变的影响,对其扰动状态本构模型的扰动函数进行改进,在原扰动函数的基础上引入一个塑性偏应变迹和塑性体积应变迹的耦合形式作为扰动函数的扰动变量.取温州原状结构性软土进行了三轴固结不排水(CU)压缩试验、三轴固结排水(CD)压缩试验和一维压缩试验,通过试验数据对改进了扰动函数的DSC本构模型进行了验证.结果表明,改进前模型对原状结构性软土的不排水强度和排水强度预测均略偏高,改进后的模型对原状结构性软土应力应变关系的模拟精确.

含水率与含砂率对软黏土电阻率影响的试验研究

软黏土电阻率是电渗固结时的重要参数,直接影响着电渗固结的效率、阴阳极之间的间距设置等。含水率与含砂率是软黏土电阻率最常见的两个影响因素,需深入研究。试验采用改进的Miller Soil Box,测试了20个不同含水率、不同含砂率的软黏土土样的电阻率。依据试验数据结果,分析软黏土含水率对电阻率的影响、软黏土含砂率对电阻率的影响,以及含砂率与含水率对电阻率的交互影响。试验结果表明电渗固结适用于含砂率低且含水率高的软黏土,高含砂率对电渗固结是不利的。遇到高含砂率的软黏土时,不易采用电渗固结。电渗固结时,软黏土中含水率小于20%时,随着含水率的降低,土样的电阻率急剧上升;故将软黏土中的含水率降低到20%左右时,可以作为停止电渗固结的参数之一。

基于光纤监测的大直径变截面钢管复合桩承载性状

为了研究超长大直径变截面钢管复合桩的承载性状,选取鱼山大桥45号桩,以墩身和箱梁自身重力为荷载进行静载试验,利用分布式光纤进行现场监测,并利用ABAQUS进行实际工况建模,通过对比计算结果与实测值以验证建模参数选取的合理性。在有限元模型基础上,通过施加压、弯、剪、扭等复杂荷载及改变桩基自身参数,研究桩身参数对桩基承载性状的影响。研究结果表明:光纤监测能够很好地应用于此类海洋环境下超长大直径变截面钢管复合桩的监测;变截面处桩身轴力有突变,下半段桩身侧摩阻力发挥较好,上半段由于钢管存在对侧摩阻力发挥有一定影响,桩端阻力对桩基承载力贡献显著;桩身轴力模型计算结果与实测结果较接近,说明建模方法及参数选取得当;设置变截面能够改善桩基承载性能,但是变截面位置要适中,钢管越厚、剪力环间距越密,钢管复合桩横向刚度增强现象越明显。

土的超固结和结构性本构模型评述

针对以剑桥模型为代表的常规弹塑性本构模型不能反映土的超固结和结构性的缺陷,对前人研究的本构模型进行了分类,总结和评价了土的超固结和结构性弹塑性本构模型,指出了模型的不足和深入研究的重点,并探讨了建立能同时反映土的超固结和结构性本构模型的重要性,提出了进一步研究的建议。

地上结构施工对合建地下结构受力变形影响的有限元分析

为了提高改建工程地下结构安全性和质量,本文对杭州某工程地上结构与地下结构合建段进行了研究,利用有限元分析方法探究了地上结构施工对合建地下结构受力变形影响。研究结果表明:地上结构施工会引起地下结构水平位移在结构宽度方向上呈现先减小、再增大、最后再减小的变化趋势,且竖向位移则沿结构宽度方向呈现先增大,中部位置达到最大值,最终逐渐减小消失。通过本文的研究成果,可以为类似工程提供宝贵的技术指导,有助于改善地下空间利用和提高工程建设的质量。

有限元模拟电渗固结简化方法

为了满足工程应用中对电渗固结有限元模拟的需求,提出一种有限元模拟电渗固结的简化方法,通过在阳极处施加等效负孔压来近似模拟电渗固结。基于电渗固结与负压固结单元土体的单位渗流量相等的原则,提出将电压转换成等效负孔压的计算公式。采用该方法对室内电渗固结试验和现场电渗联合真空预压试验进行了有限元模拟,模拟沉降与实测沉降较吻合。采用该方法有限模拟虽然不能从本质上反映电渗加固机理,但可以较好的反映土体的沉降规律,预测土体位移,在软土地基电渗加固工程中有一定的应用价值。

基于透明土的XCC桩沉桩挤土效应模型试验及其理论研究

现浇X形桩(以下简称XCC桩)是近几年提出的一种新型异形截面桩,其沉桩挤土效应不同于传统圆形截面桩。针对目前的理论模型和试验技术对于研究异形截面桩沉桩挤土效应的不适用性,提出一种新的异形截面桩沉桩模型试验技术。基于透明土变形可视化技术,分别研究了圆形桩和XCC桩沉桩挤土的位移场变化规律。通过将圆形桩透明土沉桩挤土位移场的结果跟传统的理论模型(圆孔扩张法和应变路径法)进行对比,验证了透明土沉桩模型试验技术的可靠性。随后,开展XCC桩的沉桩挤土试验。进一步地,基于模型试验结果提出一种简单的修正扩孔理论用于计算XCC桩异形桩的沉桩挤土径向位移的分布规律,并将理论计算位移与模型试验测量值进行对比验证修正扩孔理论的合理性。提出的异形桩透明土沉桩模型试验技术以及修正扩孔理论可以作为研究其他如矩形桩、Y形桩、H形桩等异形截面桩的沉桩挤土效应问题的一个基础。

刚性基础下现浇X形桩复合地基桩-土应力比分析

桩土应力比是反映复合地基承载特性的重要参数之一,可反映复合地基的荷载传递和变形机制。做为一种新型桩,目前尚未得出统一的计算X形桩复合地基桩土应力比的公式。沉淀池、滤池等构筑物是典型的具有混凝土底板(刚性基础)的结构,刚性基础下桩复合地基的承载性能有别于柔性基础。故结合南京桥北污水处理厂地基处理工程做现场静载荷试验,应用有限元软件ABAQUS建立刚性荷载板下现浇X形混凝土桩复合地基的模型,模拟不同桩身弹性模量、桩周土压缩模量、桩长、褥垫层厚度和压缩模量等参数下现浇X形混凝土桩复合地基的桩土应力比,结果表明,桩身或褥垫层模量增大、桩周土体模量减小、褥垫层厚度减小、桩长等增加都能使桩土应力比增大;现浇X形桩复合地基桩土应力比理想值为20～25,此时桩身模量取10～20 GPa,碎石褥垫层的厚度为20～40 cm,模量为30～45 MPa。

利用人工合成透明土的岩土物理模拟试验

结合粒子图像测速（PIV）和近景摄影技术,建立了一种利用人工合成透明土的岩土物理模拟试验方法,非侵入观测和记录了浅基础沉降（SFS）引起的土体变形,并与利用天然土的传统模型试验进行了对比研究。透明土是由与熔融石英的折射率相匹配的孔隙溶液组成。采用激光面照射透明土模型并拍摄下SFS引起变形的数字图像,利用基于MATLAB的Geo-PIV软件获得了所产生的位移场。试验结果对比分析显示：与天然砂土中的相比,在透明土中SFS引起的扰动区域较大,最大剪应变扩大了约1.5倍,表层隆起范围约增加了30-50%;然而透明土中土体单元的运动趋势总体上与天然砂土中的相似,表明所建立的试验方法在机制研究上具有一定程度的适用性。

结构性软土三维弹塑性损伤本构模型研究

基于所提出的岩土材料统一各向同性破坏准则,通过引入椭圆-抛物双屈服面模型以及结构性损伤屈服面,结合复合体损伤概念,建立了三维主应力空间中弹塑性损伤本构模型,该模型能够反映结构性软土应力应变的非线性、剪胀剪缩特性、结构性以及中主应力对变形的影响。通过结构性软土试验结果与模型的计算结果对比分析,表明该模型能够较好地预测结构性软土三维空间的应力-应变特性。

电渗复合真空预压法处理软土地基试验研究

一般在大面积吹填场地真空预压一次处理后即急需进行道路建设,但此时地基承载力尚不能满足道路建设的要求,针对这一情况,开发了一种电渗复合真空预压的方法——即将电渗法和真空预压法有机结合起来,发挥各自的优势,是一种有效的软基处理新技术。本文论述了电渗复合真空预压法的原理、设计方案和施工工艺,并且用现场试验分析了地基处理过程中真空度、沉降、侧向变形、孔隙水压力及水位的变化情况,对处理效果进行了评价分析。可为类似工程提供技术参考。

考虑异形效应Y形桩端阻力产生的附加应力研究

Y形桩作为一种新型反拱曲面异形桩,端阻力在桩身截面上具有不均匀分布的特性。虽将端阻力假定为均匀分布,与假定为集中力相比,附加应力计算结果更符合实际分布规律,但仍存在一定偏差。基于数值模拟结果,建立了Y形桩端阻力的不均匀分布模型,借助数学分析软件Mathematica的NIntegrate数值积分功能,以及Geddes推导应力解的思想,进而得出了考虑异形效应Y形桩桩端阻力作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法。以主要影响因素外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角弧度δ为变量,分别对比研究了将Y形桩端阻力假定为均匀分布和考虑异形效应的不均匀分布两种模式下附加应力的变化规律,并将考虑异形效应的端阻力产生附加应力计算方法用于沉降计算。对此现场静载荷试验数据表明,考虑异性效应的端阻力产生附加应力计算方法计算沉降与现场试验数据吻合度更高。

单壁螺纹PVC塑料套管现浇混凝土桩技术及现场试验

介绍了单壁螺纹PVC塑料套管现浇混凝土桩(TC桩)的组成、特点、施工设备、施工流程及检测方法,结合申嘉湖杭高速公路练市至杭州段TC桩处理的软基工程,通过埋设土压力盒和钢筋应力计,比较分析了路堤荷载下桩帽顶上应力、桩帽间及桩帽下土应力的分布及变化规律,得出了桩土应力比、荷载分担比随填筑荷载的变化曲线。结果表明:随着填筑高度的增加,路堤荷载逐渐向TC桩转移,桩间土应力先增大后减小;在检测期内,TC桩的桩土应力比与荷载分担比始终趋于增大。

沉井施工降水对江堤安全影响的研究

以在建的泰州长江大桥北锚碇(沉井)周边为研究区,用有限元法分析了沉井施工降水过程中地下水运动的变化规律性,从江堤渗透稳定性、整体稳定性及江堤的沉降变形三方面分析了沉井施工降水过程中对江堤安全的影响,工程实践验证了分析计算的合理性。

塑料套管混凝土桩低应变瞬态波传播特性研究

介绍了低应变反射波法检测桩身结构完整性的基本原理,并对塑料套管混凝土桩(TC桩)的桩身完整性进行了现场检测。通过有限元模拟实际工程中的各种情况,研究了TC桩低应变瞬态波传播特性以及激振设备的合理选择。根据有限元计算结果,对TC桩采用低应变的现场测试进行了改进,提出TC桩低应变检测时注意的问题及改进措施。

饱和土中任意排列的排孔屏障对P波的多重散射

基于Biot饱和土波动理论,采用波函数展开法,对饱和土体中任意排列的排孔对P波的多重散射进行了理论求解,通过排孔-土体间应力、位移自由的边界条件,得到波函数展开后的待定复系数,由此确定屏障前后总波场的解。数值算例中考察了P波入射下饱和土体中周期性排列的排孔屏障前后无量纲位移幅值的变化情况,对影响屏蔽效果的主要几何参数如排孔间距、排距、数量、布置方式等进行了分析和讨论,得到了排孔的优化设计建议,为弹性波在饱和介质中的传播规律和屏障隔振提供理论计算依据。

双线隧道对近接桩基影响的模型试验研究综述

隧道的开挖卸荷会引起周围土体扰动变形,导致近接既有桩基础产生附加变形和内力,影响上部建(构)筑物的安全使用,研究盾构隧道对既有桩基的影响具有十分重要的意义。文中从隧道模型、桩基模型、试验土体材料、试验条件、研究内容等方面对现有的双线隧道模型试验研究成果进行归纳和总结。在此基础上提出进一步的研究思路和研究方向,为后续模型试验研究提供参考。

塑料套管混凝土桩荷载-沉降特性现场试验

塑料套管混凝土桩(以下简称TC桩)是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的。以TC桩软基处理的交通运输工程为依托,对TC桩单桩和复合地基进行了静载试验以了解TC桩的荷载-沉降特性。试验结果分析表明:TC桩单桩和复合地基的荷载-沉降曲线中无明显陡降且沉降量较低,现有规范难以确定其极限承载力,故引入了5种单桩极限承载力的经验判定方法和复合地基极限承载力经典计算公式,并提出了3条TC桩单桩极限承载力的基本判定原则,表明在实测荷载-沉降曲线的基础上,Chin法较适合判定TC桩单桩和复合地基的极限承载力。

箱梁钢筋笼定型模架整体成型施工技术研究

钢筋笼定型模架整体成型技术已在预制装配式桥梁中得到广泛应用,促进了大型桥梁施工水平的提升。该技术首先根据箱梁尺寸分别设计底腹板和顶板钢筋笼定型模架,尔后在定型模架上提前将底腹板和顶板钢筋笼绑扎成型,再整体吊装,使钢筋骨架在模板内快速组装成型,提高了施工效率,同时保证了钢筋笼的绑扎精度,不影响钢筋笼的整体吊装。