双向搅拌桩施工对桩周土体扰动分析

为探究双向搅拌桩施工时桩周超孔隙水压力和有效应力的分布和变化规律,依托江苏某高速公路软基处理工程,通过在不同位置布置传感器,测得单桩和群桩施工时桩周孔隙水压力和土压力的变化。结果表明:在施工过程中桩周土体孔隙水压力和土压力变化剧烈,靠近桩的位置产生了很高的超静孔隙水压力,孔压在桩周土的固结作用下消散规律表现为先快后慢;背离施工方向孔压累积值小于沿着施工方向的累积值,遮拦效应阻挡了约60Symbole@@的超孔隙水压力,工程中可利用该现象减小施工对土体的扰动;单桩施工时桩周超孔压的分布与半径比的对数呈线性关系,分布规律与Vesic圆孔扩张理论解答的趋势相同,扰动影响范围约为20倍桩半径;施工过程中孔隙水压力小于土压力,桩体不会出现下沉和孔周土体液化等灾变,基于该原理可以通过改良设备和施工方法避免掉桩等灾变的发生。研究结果可为软土加固工程的施工安全提供参考。

植物根系吸水对边坡稳定性的影响

植物蒸腾作用导致根系吸水对边坡稳定性起着至关重要的作用。为了量化根系吸水的影响效果,采用有限元方法模拟了均布形、三角形、指数形、抛物线形4种植物根系的吸水作用,同时分析了根系形态、深度对于孔隙水压力分布的影响,并对边坡稳定性进行了定量计算。研究结果表明:随着根系吸水的不断进行,浅层孔隙水压力逐渐减小,基质吸力增大,非饱和土体剪切强度增加,边坡安全性逐渐提高;4种形态植物根系的孔隙水压力及安全系数比的包络线与根系分布形函数基本相同;指数形根系的地表孔隙水压力最小,安全系数比最大,对于边坡加固效果最明显;在根系总量一定时,植物根系深度越大,其影响范围(深度)相应增大,而对于地表根系土剪切强度增量的作用越小,相应边坡安全系数增量也越小。

基于CSUH模型的砂/黏土不排水柱孔扩张统一解

目前大多解答难以合理考虑密砂和超固结土的诸多力学特性,因而解答与实际情况存在一定偏差,此外可以统一描述砂土和黏土不排水柱孔扩张的解答很少。基于CSUH本构模型(Unified hardening model for clays and sands)推导了砂土和黏土中不排水柱孔扩张的弹塑性刚度矩阵[Dep]。在此基础上,联合大应变理论推导了不排水扩孔的控制方程,最后通过数值方法得到了方程的半数值半解析解。计算结果表明,预测结果不仅可以合理模拟柱孔扩张过程中松砂的液化和正常固结土的硬化,还可以模拟密砂和超固结土的剪胀、峰值强度、密实状态的衰化和特征状态等特性,因此可以合理模拟砂/黏土柱孔扩张过程中土体应力场和应变场的变化规律。

三维化方法对土的平面应变强度和变形的影响分析

临界状态本构模型需要通过三维化来反映材料在三维应力状态下的力学特性。采用不同三维化方法在描述应力罗德角和偏应力对应力应变的影响程度上具有差异性,在平面应变条件下,这种差异性对土的应力应变计算结果影响往往非常显著。以K_(0)固结土的统一硬化(UH)本构模型和空间滑动面(SMP)强度准则为例,分别采用变换应力(TS)方法和g(θ)方法这两种常用方法对模型三维化,推导了相应的三维弹塑性刚度矩阵[D_(ep)],阐述了不同方法在三维应力应变计算过程上的本质区别。相比g(θ)方法,TS方法可以合理描述不同K_(0)状态下土的应力水平对偏平面上屈服曲线形状的影响规律,即由低应力比下的近圆形转变为剪切破坏时的SMP破坏准则形状,实现了土体从剪切屈服到剪切破坏的一致性。通过对一系列平面应变单元试验和边值问题的分析计算结果表明,采用TS方法三维化的UH模型预测结果与已有试验规律更为吻合。在不同K_(0)固结条件下,由于计算得到的破坏面呈现不规则形状,采用g(θ)方法往往过高或过低地估计平面应变条件下土体的应力水平。

超固结土中排水圆孔扩张弹塑性UH解

目前超固结土中圆孔扩张排水解无法合理考虑超固结土的应力–应变关系和三维强度效应,因而其解答与实际情况存在一定偏差。现有研究表明三维统一硬化(UH)本构模型可以合理描述超固结土的力学特性,基于该模型推导了超固结土中柱孔和球孔扩张的排水半解析解。为得出该问题的精确解答,通过引入辅助变量并联合UH模型、应力转换法和大应变理论等,将弹塑性圆孔扩张问题归结为非线性微分方程组的初值问题。解答中孔周无弹性区,所需的岩土参数与剑桥模型相同。通过与基于修正剑桥模型的解答相对比,详细研究了圆孔扩张过程中孔周超固结土应力场和体积的变化规律。结果表明,预测结果合理模拟了超固结土的剪缩和剪胀、峰值强度、超固结比和潜在强度的衰化以及三维强度效应等特性,因此可以广泛应用于超固结土地区的扩孔工程分析。

我国海滩评价与管理标准现状分析与优化对策

海滩是宝贵的旅游资源,对当地经济增长有重要贡献,海滩质量是吸引游客的关键因素。国际上关于海滩质量评价的标准较多,蓝旗标准目前已获得较大范围接受。我国近年来对海滩旅游资源逐渐开发,于2018年制定了海滩质量评价的行业标准。对比了蓝旗标准和我国标准的条文,分析了蓝旗标准和我国标准在适用性、因子选择、水质检测要求及服务设施与管理等方面的异同。选取国内恒大海上威尼斯水城度假区海滩、棒棰岛海滩和西班牙Malvarrosa海滩与丹麦BrøndbyStrand海滩作为样本开展实地调查。结果如下:我国海滩质量评价标准的评价因子更细致,但在评价因子的分值确定上还需进行细致的规定和要求;我国需推进各地在海滩管理标准上的统一;蓝旗标准中对信息板使用特别是对环保节能的宣传值得借鉴。研究结果可为我国海滩质量评价标准的完善提供参考。

基于岩土材料临界状态理论的有限元非局部软化算法——以CSUH模型为例

实际工程中岩土材料往往表现出剪胀和软化特性。采用传统有限元方法模拟这种材料软化特性及其产生的剪切带时,预测结果往往表现出较强的网格依赖性,从而极大地影响了土体软化阶段计算结果的准确性且计算过程中极易出现不收敛的问题。提出一种基于岩土材料临界状态理论的有限元非局部软化新算法,该方法与有限元传统本构积分算法相比,有效地避免了模拟材料软化特性时的网格依赖性和收敛性问题。同时,该方法能够合理地将非局部应变与本构模型的有限元本构积分过程相结合,对于以修正剑桥模型为代表的经典临界状态弹塑性本构模型具有普适性。以适用于黏土和砂土的统一硬化(CSUH)模型为例,详细介绍该方法在有限元中的实现步骤,并以典型的双轴压缩问题为例进行验证。结果表明,当网格划分超过一定数量后,有限元计算结果差异性显著减小,计算过程具有良好的收敛性和稳定性。