大孔隙参数对斜坡非均匀渗流与稳定性的影响

为揭示降雨条件下大孔隙参数对斜坡水分非均匀运移与稳定性的影响,基于两域模型与稳定系数场原理,建立降雨入渗下斜坡非均匀渗流与稳定性求解模型,并借助COMSOL Multiphysics多物理场有限元平台,编制相应的模型求解程序,通过大孔隙土柱降雨试验验证数值模型的合理性,对比均匀流与非均匀流条件下斜坡体积含水率和点稳定系数,分析大孔隙参数(大孔隙占比ω_(f)、两域导水系数之比μ、大孔隙经验参数r_(w))对斜坡渗流场及稳定系数场的影响规律。结果表明:相比不考虑大孔隙,考虑大孔隙时的基质域和大孔隙域表层体积含水率分别增长7.7%和降低5.1%,入渗深度分别增长83.3%和150.0%;边坡浅层失稳面积增大3.9%。基质域和大孔隙域入渗深度均随大孔隙占比ω_(f)的增大而减小;随着大孔隙域与基质域饱和渗透系数之比μ增大,两者入渗深度变化趋势相反,即μ越大,基质域入渗深度越小,大孔隙域反之;两者与经验参数r_(w)无显著关系。至降雨结束,基质域表层土体体积含水率已达最大值;大孔隙域则随着ω_(f)和μ的增大而增大,但几乎不受经验参数r_(w)的影响。非均匀流条件下,边坡水分交换沿着剖面从上往下分为负交换区、正交换区和无交换区,水分交换平衡深度与基质域入渗深度变化趋势一致;水分交换负交换区与正交换区的深度均存在一个峰值,并随大孔隙占比ω_(f)的增大而减小,随着μ和r_(w)的增大而增大。不同参数取值下,边坡均为浅层失稳破坏,ω_(f)和μ越大,失稳层深度越大,表层点稳定系数越小,因此大孔隙不利于边坡稳定。

基于QSGS法3D重构土体渗流场的LBM数值模拟

基于四参数随机生长法(QSGS)以及改进QSGS方法等效重构三维(3D)各向同性/各向异性土体内部孔隙结构,结合格子玻尔兹曼方法(LBM),采用MATLAB自编程序进行细观渗流场数值模拟,分析不同孔隙参数及模型各向异性等因素对渗流特性的影响规律.结果表明:3D模型尺寸100×100×100格点时,连通孔隙率nc达到最大增幅19.23%.流体易在连通性好、孔喉直径大的部位形成主渗流通道,且存在“指进效应”,流体越靠近孔道中轴线流速越快.3D重构土体的计算渗透率k随模型孔隙率n增大而增大,随土颗粒尺寸减小而减小,当分布概率pc=0~0.05(大、中颗粒)时渗透率显著降低,降低幅度达42.86%.考虑各向异性的重构模型出口边界渗流速度波动幅度较大、变化趋势规律性不明显,且流线分布稀疏、相互交错、主渗流通道不明显.该研究能揭示流体在3D土体孔隙结构中的流动规律,并为3D土体重构和细观渗流模拟研究方法提供借鉴.

邻近运营地铁车站基坑开挖土层位移特性分析

在邻近运营地铁车站进行基坑开挖,由于地铁车站的刚度大,车站-土-基坑围护结构相互作用,土层位移表现出与一般基坑不同的特点。采用FLAC2D程序进行数值模拟,分析在车站和基坑间距不同的情况下,基坑周围土层的变形特点、变形规律,并与没有地铁车站时的位移场做比较。结果表明车站附近的土层的水平位移明显减小,基坑离车站越近,其值越小;土层有向上移动趋势,靠近基坑的位移值较大,且基坑离车站越近、基坑开挖深度越大,竖向位移越明显。

基于可靠度理论的边坡稳定性分析研究

考虑设计参数的不确定因素进行工程随机力学分析具有重要的理论和现实意义。以可靠度理论为基础,考虑土体材料的随机特性,提出了应用于边坡工程可靠度分析的随机有限元的基本思路,并导出了边坡稳定可靠度的计算公式,通过编制实用程序计算相应的可靠指标,并寻求失稳模式进行了边坡工程的整体稳定可靠度分析。最后对一工程实例进行了计算分析,结果表明,该方法用于边坡整体稳定可靠度分析是切实可行的,同时得到了随机变量选取对可靠指标影响的一些规律,可供相关工程技术人员参考。

基于遗传算法的SMW围护结构水泥土刚度系数计算

SMW工法是水泥土搅拌桩内插H型钢的复合围护结构,其结构主要包括水泥土和芯材两大主要部分。围护结构的受力特性非常复杂,型钢的物理力学性质在施工过程时应力水平下比较稳定,基本处于线弹性范围,而水泥土的应力应变特性呈现明显的非线性特性,围护结构的刚度变化主要是水泥土的刚度变化。由于试验数据与工程经验还很有限,准确确定水泥土的刚度贡献值存在一定困难。本文引进遗传算法,在深基坑工程底板浇筑完成时各测点位移量测资料基础上,进行位移反分析,得到复合结构弹模Ecs与惯性矩Ics的优化取值,从而得出各测点在该工况下的刚度系数,该值与推荐曲线较为接近,说明反演分析的可行性。

深基坑施工围护结构变形的时间特性研究

软土地区深基坑工程施工过程中,时有发生超挖未能及时加撑的现象,由于土的蠕变特性,导致围护结构变形急剧增大。通过弹粘塑性本构模型的二次开发,对软土地区深基坑施工过程中的及时支撑和超挖两种情况进行数值模拟,分析深基坑围护结构变形随时间的变化规律及深基坑的安全性状。结果表明:在每一个工况下,若能及时加撑,深基坑将一直处于安全可控状态;在超挖3m的情况下,围护结构变形特点与及时支撑类似,但达到稳定的时间与变形总量更大;在超挖6m的情况下,围护结构变形特点与上述两者迥异,较短时间之内,深基坑可能会由于变形过大而破坏。

邻近建筑物超载时深基坑施工变形特性研究

由于深基坑周围环境的多样性,土体及支护结构的变形规律变得复杂。在土的弹塑性模型基础上,考虑时间的影响,引入滞后塑性变形的概念,将非弹性应变分解为瞬时塑性应变和滞后塑性应变,发展一个描述软土蠕变特性的弹黏塑性模型,通过FLAC^(3D)平台,进行二次开发。对某地铁车站深基坑施工进行了三维数值模拟,通过各工况下土体的变形矢量及墙体测斜值的分析,并与相同条件下无超载时作比较,探索邻近建筑物超载作用下深基坑施工土体的变形规律。

异形基坑施工变形特性分析

以某异形基坑工程为研究对象,采用FLAC3D有限差分法对其开挖和支撑过程进行数值模拟,得到SMW工法桩体水平位移和钢支撑轴力的变化规律,并将结果与类似封闭基坑数值模拟计算结果进行对比分析,最终得出异形基坑施工的变形特性。

深基坑超挖施工围护结构变形分析

在处于具有流变性土层的深基坑工程施工过程中,时有发生超挖未能及时设置支撑的现象,由于土的蠕变特性,导致围护结构变形急剧增大。通过弹粘塑性本构模型的二次开发,对软土地区深基坑施工过程中的正常开挖及时支撑和超挖两种情况进行数值模拟,分析深基坑围护结构变形随时间的变化规律及深基坑的安全性状,以达到有效控制基坑变形和保护周围环境的目的。

基于层次分析法的深基坑施工风险分析

基于层次分析法原理,对深基坑工程施工中存在的风险进行分析,建立层次结构分析模型,并用相对权重系数表示风险量值,在分析过程中采用专家评判,并用一致性准则检验,整个过程中既有定性分析,又有定量结果,能让风险管理者切实了解施工风险。

基质吸力对花岗岩残积土强度影响分析

花岗岩残积土分布相当广泛,是工程建设中经常遇到的土体之一。借助非饱和三轴仪进行花岗岩残积土抗剪强度试验分析,探究基质吸力对其强度参数影响。试验结果表明基质吸力和净围压的增大对花岗岩残积土强度有提升作用,花岗岩残积土黏聚力随基质吸力增大呈线性增长趋势,内摩擦角随基质吸力增大呈曲线增长趋势。基质吸力对土体弹性模量的影响也是正相关的,即弹性模量随基质吸力增大呈递增规律。根据试验结果,得出抗剪强度参数与基质吸力的关系式及不同基质吸力下土体的弹性模量表达式。

基于实测数据的基坑安全警戒值分析

目前各地的主要规范、工程标准规定确定的预警值一般都是根据不同等级,采用统一的控制指标,这在实际工程的应用较为困难,而且经济性差。本文运用统计分析的方法,通过对东南沿海某地区部分基坑工程的监测数据分析,从围护结构水平变形方面对监测警戒值的设定提出了一些建议,可为以后的工程安全监测提供参考,从而既保证工程安全、变形控制达到要求,又有效减少不必要的报警次数。

公路施工对邻近排涝站的影响分析

通过对公路施工前、公路施工时2种工况下排涝站的地基沉降计算,分析公路拓宽施工对邻近排涝站的影响。结果表明,在施工填土、施工荷载和临时行车荷载的共同作用下,由于淤泥质土的流变特性,导致地基的固结时间延长及总沉降量增大。

含水状态下弱风化泥质粉砂岩冲击破碎的分形规律研究

水对岩石的物理力学性质影响较大,研究不同含水状态下岩石受冲击荷载后破碎物的分形规律具有较强的现实意义。借助于分离式霍普金森杆(SHPB)实验装置,开展不同含水状态的泥质粉砂岩的冲击试验,然后对破碎物的块度分布进行深入分析,并基于尺寸-频率分析方法,重点对破碎物颗粒粒径分布的分形规律进行探讨。结果表明,随着加载速率的提高,泥质粉砂岩冲击破碎物单块体积普遍减小,残留碎块的数量越多,破碎的程度也越高,此时分形维数越小;含水率越大,小颗粒比例越大,岩样破碎程度越高,饱水状态岩样的分形维数较其他两种状态大,天然含水状态和自然吸水状态岩样冲击破碎的分形维数较为接近;当冲击速度较大时其将成为影响分形维数的主要因素,含水率的影响相对较小。

基于FEM-ANN-MCS法的边坡工程可靠度分析

针对有限元蒙特卡罗法计算量大的弊端和边坡工程稳定功能函数不能显式表达的可靠度分析问题,文章提出了应用于边坡工程稳定可靠度分析的基于神经网络的随机有限元分析法的基本思路。神经网络具有高度非线性的映射能力,可用来逼近结构响应量与随机变量的映射关系。借助这种方法计算出边坡工程的可靠指标,并通过寻求失稳模式进行整体稳定可靠度分析。最后对一工程实例进行几种方法的计算分析,表明该方法用于边坡整体稳定可靠度分析是切实可行的,可供工程科学技术人员参考。

瀑布沟水电站泄洪洞进口闸室结构抗震分析

考虑三维初始应力场,采用三维非线性弹塑性有限单元法,分析了闸室结构整体和闸室典型断面的受力特性;估算了混凝土衬砌裂缝宽度,按极限状态进行了抗震分析;计算分析了结构整体受力特性,分析了结构抗震的薄弱部位;结合抗震规范要求,针对性地提出了闸室结构抗震措施,建议设计应考虑从结构体型、混凝土标号、加强配筋等方面采取措施,可保证结构抗震安全。

福建省典型土石坝出险因素分析及安全评价

根据福建省土石坝出险因素的统计,运用层次分析法和模糊数学理论,对福建省典型土石坝的安全情况建立合理的模糊层次综合评价模型。该模型将土石坝的定量因子和定性因子相结合,从而得到安全评价综合分值。将提出的评价模型应用于福建省某土石坝案例,所得评价结果与大坝实际安全情况相近,为福建省土石坝安全风险的提供合理的评价依据与科学论证。

库水位下降时残积土边坡失稳因素的权重分析

以福州市典型残积土为例,基于饱和—非饱和渗流理论,分析了库水位下降条件、土质物理力学参数、边坡几何形态等8种因素与边坡稳定性的关系,采用灰色关联法分析以上因素对于边坡稳定性的敏感程度与权重。结果表明:库水位下降时,土体有效内摩擦角和有效粘聚力对边坡稳定性影响权重最大且相当;土体渗透系数是库水位下降时诱发残积土边坡失稳的重要因素;其余因素均对边坡稳定性有较大影响,权重相差不大。

道路拓宽改造对邻近建筑地基变形影响分析与控制

针对道路拓宽改造引起邻近软土地基沉降时间长、不均匀沉降大且难以预测等问题,以某道路拓宽改造项目为工程背景,通过有限元分析、现场实测和理论计算研究邻近软土地基的沉降变形规律,提出一种附加荷载作用下软土地基变形的有限元分析预测方法。结果表明:出水池地基在不同监测点处沉降量变化较大,沉降不均匀;在同一监测点处,土层越浅,沉降速率越大,分层沉降量的最大值发生在压缩模量小的软土层中;考虑软土蠕变-固结耦合效应的数值分析结果与实测数据吻合较好,可用于预测软土地基工后沉降;采用一维固结理论沉降的计算结果与实测值相比偏大,因此,软土地基的沉降计算中考虑软土的蠕变效应是有必要的。

新型生态挡墙抗冲稳定试验

指出了在生态环保、节能降耗日渐成为趋势的新时期,各类新型生态挡土墙都得到了不同程度的应用。探究了不同填土性质、不同水流速度下新型生态挡墙的抗冲稳定性,分析了生态挡墙的水毁机理,探讨了新型生态挡墙的生态特点及适用范围,以期为合理设计该类生态挡土墙提供科学的参考依据。