苏州软土蠕变特性的参数研究及其有限元应用

为探讨苏州地铁一号线沿线软土地层的蠕变特性及其对盾构隧道长期沉降的影响,对该区土样进行三轴试验和一维蠕变试验。引入关口-太田模型(S-O模型)描述苏州土依赖时间的本构关系,结合有限元程序GLEAVES对试验进行数值模拟,并验证模型及程序的可靠性。最后对苏州地铁长期沉降作一算例分析。研究表明:苏州地铁沿线土层有明显的蠕变效应;引入S-O模型的GLEAVES程序较好地模拟出苏州土本构关系;为控制隧道的长期沉降,应严格控制盾构顶推力。

软土本构模型在深基坑环境影响分析中的适用性探讨

基坑降水开挖的环境影响常采用顺序耦合法和全耦合法两种方法进行数值分析,其计算结果的可靠性主要受土本构模型和计算参数选取的影响,对于全耦合分析尤其突出。针对该问题,在系统地比较分析几类常用土体本构模型优缺点的基础上,对某基坑实例在降水开挖作用下引起的基坑周边地面沉降等规律进行分析;通过对比数值计算结果和实测结果,评价了不同本构模型在基坑降水开挖耦合分析中的全耦合数值模拟,分析降水开挖引起的地面沉降、围护结构水平位移适用性。分析结果表明:降水开挖耦合分析中,在重点关注地表沉降值时,应根据关注位置与开挖区边缘的相对距离而选用不同本构模型;关注地面沉降时采用修正剑桥模型较合适,而关注围护结构侧移时采用摩尔—库伦模型更合理。

既有三轴剪力仪的自动化改造及应用

为了开发新的上海软土本构模型,需要对既有的旧型三轴仪进行自动化改造,为获得大量试验数据提供物质基础。在分析既有设备的系统构造后,根据三轴仪的基本原理,对围压及反压加压路径进行全面改造,提高了可靠性并简化了操作流程;同时实现了位移测量和体积变化测量的自动化。最后进行了上海黏土试验以验证设备的可靠性。改造工作将原有闲置仪器进行充分再利用,改善了科研条件。介绍的方法可直接或者稍加改动后用于其他类似三轴仪的改造。

基于水土耦合的降水沉降分析理论及应用

基坑降水施工时,地下水位下降引起地层固结压缩,产生地表沉降,造成周边建构筑物倾斜或开裂,并影响使用安全。计算和预测地下水位、地表沉降的关键是所采用的降水沉降分析理论。基于Biot理论,通过考虑孔隙水压缩性,利用降水边界条件,推导得到了基于水土耦合的降水沉降分析理论,并验证了其正确性。利用该理论对某工程抽水试验进行计算分析,通过水位、沉降的计算值与实测值对比来评价理论的适用性和合理性。结果表明:计算与实测水位较为吻合,水位恢复速率比水位下降速率要小。计算与实测地表沉降的趋势一致,虽略有差异但差值不大,地表沉降滞后于水位下降。所提出的理论适用于实际降水施工计算或预测。

大口径曲线管道在运营阶段的温度应力分析

大口径曲线管道在温度变化时由于曲率的存在会产生较为严重的温度应力。为评估青草沙水源地原水工程严桥支线工程的曲线段钢管在运营阶段下温度应力的影响,建立了管道的有限元模型并进行参数影响分析。计算结果表明,内外壁温差的增大、整体升温值的增大,管道轴线曲率半径的减小会引起温度应力的增大,径厚比对温度应力基本没有影响;内外壁应力差受内外壁温差的影响最大,其余三个参数对应力差基本没有影响。分析结果可为类似工程提供参考。