砂土中冲刷条件下三筒基础水平承载特性研究

通过开展小比尺三筒基础承载力模型试验,研究冲刷条件下三筒基础水平承载特性,建立数值模型对模型试验结果进行验证与扩展,分析水平和弯矩荷载下,冲刷率e和相对筒间距S/D对极限承载力的影响,提出三筒基础极限承载力的冲刷修正系数dhe、dme的计算方法;采用固定荷载比方法,通过数值模型计算M-H加载条件下三筒基础的破坏包络线,分析冲刷率e和相对筒间距S/D对复合加载特性的影响,提出冲刷条件下三筒基础M-H破坏包络线公式。研究结果表明:冲刷条件下的三筒基础受水平和弯矩作用直至破坏的过程,经历弹性变形—塑性变形—失稳破坏3个阶段;三筒基础的水平极限承载力随冲刷率e的增大而下降,且下降速率逐渐增大,相同长径比的三筒基础的水平极限承载力随相对筒间距的减小而降低;随着冲刷率e的提高,三筒基础的M-H破坏包络线向内移动,随着相对筒间距S/D增大,归一化破坏包络线呈上凸的趋势。

微生物灌浆加固地基的多物理场耦合数值模拟研究

微生物灌浆加固地基是一种利用微生物诱导碳酸钙沉淀的新技术,具有加固效果明显、扰动小、环保等优势,是当前地基加固技术的前沿问题。微生物灌浆效果与地基中生成的碳酸钙均匀性及含量有密切相关。通过建立灌浆过程中的多孔介质渗流、溶质运移传输和微生物生化反应一维耦合模型,加入微生物初始分布和微生物活性随时间衰减模型,对微生物灌浆生成碳酸钙分布进行了模拟,并与5 m砂柱的试验结果进行对比验证。分析微生物初始分布以及不同灌浆参数(灌浆速度,胶结液浓度和灌浆次数)对灌浆效果的影响,给出了多因素影响下的最优灌浆方式。结果表明微生物初始分布、灌浆速度和次数均对最终碳酸钙量和分布影响很大,胶结液浓度对最终碳酸钙量影响最小,适中灌浆速度和分步灌浆能提高碳酸钙的均匀性。研究显示菌液和胶结液反向分步灌浆,胶结液浓度为1~1.5 mol/L,采用较高的灌浆速度的灌浆方式,能有效减少碳酸钙在入口处的堵塞,提高灌浆效果。

微生物产气性能影响因素试验研究

为探究多因素对微生物产气性能的影响规律,遴选表面活性剂来提高气泡稳定性,得出降饱和度控制方法.通过开展六因素五水平正交试验分析了温度、pH值、微生物浓度、氮源质量浓度、表面活性剂种类和掺量对施氏假单胞菌产气性能的影响.结果表明:温度环境处于4~30℃内,产气性能随温度升高而提高,30℃时的产气速率是4℃时的5倍;pH值对停滞时间影响较大,碱性环境停滞时间明显低于酸性环境,pH=9时的停滞时间较pH=5时减少53 h;产气性能随着微生物浓度增大先增强后减弱,最佳微生物浓度为光密度OD_(600)=0.10;氮源质量浓度为3.0 g/L时的产气量是1.0 g/L时的5.3倍,且产气量与碳氮质量比成线性关系.停滞时间、产气时间和产气速率受温度影响最大;产气量由氮源质量浓度决定.

微生物封堵对砂土渗透性能影响的数值模拟

为研究微生物封堵在地下结构防渗补漏中的作用机理,通过建立二维多物理场耦合模型,考虑土层中微生物生长动力反应、营养液传输以及地下水渗流的相互作用,分析2种不同砂土在不同水流速度下的微生物封堵效果.数值模拟结果表明,微生物封堵能有效降低土体的渗透系数,上部土体的渗透系数在5 d和10 d后分别约降低为原来的80%和40%.同时,水流速度越大,土体的封堵效果越差,而且在高水流速度下,不同砂土的封堵效果区别不大.土体的渗透性能同样对封堵效果影响较大,渗透系数越大越难封堵.

砂土中吸力式三筒基础水平承载特性试验研究

通过一系列小比尺模型试验对吸力式三筒基础水平荷载作用下的承载特性进行了研究,分析了长径比、荷载作用方向和筒间距对吸力式三筒基础承载力影响,试验包括3个长径比、3个荷载作用方向以及3个不同筒间距.试验结果表明:不同工况条件下得到的吸力式三筒基础荷载-位移曲线特性有所不同.相同筒重、不同筒间距下,增大筒的长径比有利于提高水平承载力,但在基础失稳前,沉箱基础模型水平位移随长径比的增加而增大.荷载作用方向对吸力式三筒基础联合工作区域影响显著,荷载最有利方向为0°,此时对应的联合工作效应区域最大;最不利方向为60°,此时筒-土间的联合工作效应最弱.相同尺寸和荷载方向条件下,随着筒间距的增加,承载力有不同程度的上升,长径比越大,承载力增加幅度越明显.

镁质水泥复合固化剂固化有机质土的抗压强度模型

为了给实际工程中镁质水泥复合固化剂对有机质土的加固效果提供评价依据,以镁质水泥固化土(TZ18固化土)的无侧限抗压强度作为评价指标,分别研究有机质、水、固化剂的质量分数以及龄期对无侧限抗压强度的影响规律.结果表明:TZ18固化土的无侧限抗压强度随有机质质量分数的增加呈二次函数形式降低,随水和固化剂质量分数的增加分别呈幂函数形式降低和提高,随龄期的增加呈自然对数形式增长.基于此规律,建立TZ18固化土的抗压强度预测模型.算例分析表明,该模型能较好地预测任意有机质、水、固化剂的质量分数以及龄期下的TZ18固化土的无侧限抗压强度.