考虑桩土间黏滑机制的桩基沉降动态特性研究

基于桩基运动控制方程,对荷载作用下的桩基沉降动态特性进行了研究。首先,考虑桩土间黏滞与滑动两种接触状态,建立了一种考虑侧阻软化及侧阻恢复的桩土相互作用模型;然后采用该模型及修正三折线模型分别模拟桩与桩侧土以及桩端土间的相互作用,结合有限差分法建立了考虑桩土间黏滑机制的桩基沉降分析方法;最后,基于建立的桩基受荷沉降分析方法,研究了桩基沉降的黏滑动态特性以及桩身的力学特性,并讨论了桩土相互作用模型中的参数对桩基沉降动态特性的影响。结果表明:当桩顶荷载接近桩基单级加载极限值,桩基沉降表现出黏滞位移与快速滑动位移交替的动态特性;桩身力学响应表现出加载路径相关性,与单级加载相比,分级加载时桩侧摩阻力能得到更好发挥,桩基极限承载力更高;提出的分析方法能够较好地模拟桩基静载试验沉降过程。

电势梯度与电极间距变化的滨海软土电渗模型试验研究

电势梯度和电极间距是电渗处理中的常见控制因素。为研究电势梯度和电极间距对滨海软土电渗效率的影响,进行等电极间距变电势梯度和等电势梯度变电极间距两种工况下的电渗模型试验。获取电渗过程中的排水量、通电电流和能耗系数等试验结果,进一步研究能耗系数与电势梯度、电极间距的关系。在Helmholtz-Smoluchowski(H-S)电渗流方程的基础上,引入界面电阻和起始电势梯度概念进行电渗能耗分析。结果表明:在等电极间距工况下,考虑起始电势梯度的电渗流方程能够较切实地反映电渗能耗系数随电势梯度变化的非线性趋势,宁海滩涂淤泥存在起始电势梯度和相应的经济电势梯度;在等电势梯度工况下,界面电阻和起始电势梯度不影响能耗系数的线性变化规律。

间歇注浆联合电渗加固软土的试验研究

为研究间歇注浆联合电渗对软土加固效果的影响,通过自行设计的模型箱在室内对滩涂淤泥进行试验。在土样不同位置采用CaCl2和Na2SiO3溶液进行间歇和一次性注浆联合电渗试验,从电渗排水、通电电流、电渗能耗以及承载力、土体沉降等试验数据进行了对比分析;从土体成分和微观特性角度对加固后的土体进行了分析。研究结果表明:阳极-中部共同注浆工况下间歇注浆对土体的加固效果最优;相对于一次性注浆,间歇注浆的最终排水量增加4%、累计能耗降低9%,承载力明显提高、不均匀沉降改善、电极腐蚀程度减轻;试验采用间歇注浆和一次性注浆进行研究,分析方法和结果可为注浆联合电渗加固软土工艺的进一步研究提供参考。

MICP固化淤泥土的强度试验研究

为探究胶结液浓度对MICP固化淤泥土效果的影响,利用巴氏芽孢八叠球菌,开展不同胶结液浓度下的土体固化试验。通过试样的应力-应变关系、无侧限抗压强度、含水率变化情况和微观结构探讨了MICP技术加固淤泥土的固化效果和加固机理。结果表明采用上述方法加固淤泥土是有效的。通过微生物脲酶反应,试样内生成了碳酸钙晶体团聚体,无侧限抗压强度最高可提高24%,含水率降低范围在5.2%~10.9%。适当地提高胶结液中的尿素浓度,可在一定程度上提高脲酶活性,改善固化效果,而氯化钙浓度较高时,对微生物反应有一定的抑制作用,固化效果提升有限。

基于次加载面摩擦模型的接触面剪切特性研究

为了反映土与结构接触面的应变软化特性以及剪切速率对土与结构接触面力学特性的影响,基于ABAQUS软件提供的FRIC子程序,采用显式积分算法,对能够表现接触面上应变软化的次加载面摩擦模型进行二次开发.利用该模型模拟土与结构接触面的直剪试验,研究直剪试验过程中次加载面摩擦模型接触面上的应力演变过程.研究结果表明,利用次加载面摩擦本构模型,能够较好地模拟土-结构接触面直剪试验中的应变软化和密实状态的类砂土残余切应力随剪切速率的增大而下降的现象.在剪切位移的发展过程中,次加载面摩擦模型接触面上的切应力先增加后减小,接触面远离加载端一侧到另一侧的应力发挥水平先后达到最大值.该研究表明,次加载面摩擦模型可以用于土与结构接触面的应变软化特性和速率相关性的模拟.