基于三维离散元堆积碎石土细-宏观力学参数相关性研究

以室内三轴压缩试验为基础,运用PFC3D离散元软件生成含有不同形状碎石块的1∶1堆积碎石土数值模型,标定得到相应的细观参数(相对误差控制在10%以内)。改变细观参数,定量探讨其与宏观力学参数(粘聚力和内摩擦角)关系,得到细观参数与粘聚力、内摩擦角的细-宏观参数关系式,并对其可靠性进行了验证。研究发现,(1)粘聚力与接触粘结力、颗粒摩擦系数呈线性正相关;同时受粘结力比值M=σc/τc的影响,当M<1时,粘聚力随着M的增加而线性增加;M≥4时,粘聚力趋于稳定。(2)内摩擦角与颗粒摩擦系数呈对数关系,与接触粘结力呈抛物线关系。(3)细-宏观参数关系式是在含水率为7%室内试验结果基础上研究得出,将关系式运用到含水率为9%和11%的室内试验结果进行标定验证:依据含水率为9%和11%室内试验得到的c和φ值,运用细-宏观参数关系式计算得到细观参数,经验证其数值-室内试验结果相对误差在10%以内,说明通过细-宏观力学关系式得到的细观参数符合精度要求,关系式可靠。为后续土石混合体数值试验研究者进行细观参数标定工作提供了参考依据。

颗粒离散元模拟堆积碎石土变形的参数灵敏度分析

采用颗粒离散单元方法,实现任意形状块石的模拟,基于室内试验数据标定滑坡坡体物质的堆(残、坡)积碎石土的细观参数,并考虑试样尺度效应,对影响堆积碎石土宏观变形特征的细观参数进行虚拟试验敏感度分析。研究表明,1以三轴剪切试验获得测试数据并标定颗粒离散元细观参数具有相对误差在5%以内的可靠性;2虚拟模型1(101mm×200mm)与模型2(300mm×600mm)对标定的细观参数具有尺度效应,但其相对误差控制在9%以内;3离散元颗粒间的摩擦系数与碎石土的内摩擦角、抗剪强度及残余强度为非线性正相关,摩擦系数每增加0.1,峰值主应力差平均增加118.85kPa,残余强度平均增加90.44kPa;4围压越大,材料的剪胀性越弱,围压在100kPa^500kPa时,剪胀特征值K在3~6之间变化,随着围压增加,模型破坏时的粘结力以近线性增加;5杨氏模量越大,碎石土的抗剪强度越大,但两者之间并不成线性关系,且不同杨氏模量对材料的残余强度没有显著影响。

戈壁土路基后期沉降预测方法及误差分析

各种沉降预测的研究已在软土路基进行,而对戈壁土路基这一特殊路基的沉降预测研究较少.以兰新第二双线新疆段工程实测沉降数据为研究对象,分别采用双曲线法、星野法、Asaoka法、GM(1,1)模型四种沉降预测方法,预测戈壁土路基的后期沉降并分析不同时间起点对预测结果的影响.研究表明,常用的双曲线法和Asaoka法的预测精度受预测时间起点影响较大,双曲线法建议恒载期5～6月后为时间起点,Asaoka法建议恒载期1～2月后为时间起点.不同时间起点对星野法和GM(1,1)模型影响较小,其中GM(1,1)模型预测结果最为精确.

高铁路基后期沉降预测方法的运用分析

针对软土地基沉降周期长,承载力低,沉降变形波动大等特点,以某高铁沉降数据为依托,应用双曲线法、Asaoka法、星野法、GM(1,1)模型进行沉降预测,分析不同时间起点对预测结果的影响.结合实际沉降结果对比分析得出:①负沉降点对预测精度影响较大,沉降预测时最好跳过或删除负沉降,且不易采用负沉降点附近的数据作为参考数据;②双曲线法、Asaoka、GM(1,1)模型较适合于软土地基沉降预测,而星野法拟合效果相对较差;③双曲线法和GM(1,1)模型以停载后5个月为预测时间起点结果较准确,Asaoka法受预测时间起点影响不明显.

静动力荷载作用下路基粗粒料力学特性试验研究

粗粒土因其良好的力学性能被广泛应用于路基建设中,但长期荷载作用下填料的变形严重影响了道路结构的安全运营。为了揭示典型路基应力水平及交通荷载条件下粗粒土的变形及强度演化,开展了一系列粗粒土填料静动力学特性试验,并进一步分析了静动力作用下填料破碎特征及差异。研究表明,低围压情况下,较小的轴向应变就可以使材料达到峰值应力状态,且围压的增加可显著提升填料峰值强度。不同围压下,填料在剪切过程中均出现剪胀现象,其中围压小于300 kPa试样的最终体应变均大于0。在动力试验中,填料轴向累积应变在相同加载次数下随着动偏应力的增加而增大,随围压的增加而减小,且前500次加载所造成的轴向应变占总应变的80%。静动力作用下的填料颗粒破碎形式存在差异,静荷载作用下的颗粒破碎主要以边角及整体断裂为主,而动荷载下主要以表面研磨和边角轻微断裂为主。

基于Asaoka法山岭公路隧道洞口浅埋段拱顶沉降预测分析

隧道进出洞口浅埋段由于埋置较浅且多为破碎岩体,施工对岩层的扰动较大易发生坍塌、冒顶事件,而及时地掌握隧道拱顶的最终沉降,确定最佳的支护时间能够有效的避免工程事故.Asaoka法能够利用较短期的观测资料得到较为可靠的最终沉降量推算值,被广泛用于路基沉降预测中,而隧道拱顶沉降预测中却很少涉及.为此,该文依托贵州某隧道进出口断面的拱顶沉降值,运用Asaoka法进行沉降预测分析.研究结果如下:在采用Asaoka法进行拱顶沉降预测时宜选用隧道开挖后10d内的沉降数据进行预测分析,且拱顶沉降的间隔时间最好为1d;对于波动较大的拱顶沉降不易采用Asaoka法进行预测,但可作为其他预测方法的参考.

桩承式路堤土拱效应形成机制离散元模拟

针对桩承式路堤,分别建立二维和三维离散元分析模型,开展土拱形成过程数值模拟。从细观角度研究不同路堤高度条件下桩承式路堤土拱形态和荷载传递机制,获得土拱效应充分发挥条件下的土体沉降模式,其模式呈现为椭圆形拱状。二维分析结果表明,当路堤填土高度达到一定值时,其高度约为0.8倍桩净距。由于二维土拱模型只能反映一个截面上的土拱效应,因而高估了路堤荷载传递效率。相比二维Trapdoor分析结果,三维条件下土拱效应充分发挥时所需的桩-土差异沉降更大,桩顶和桩间土压力随差异沉降的变化速率更慢,荷载传递效率更低且受填土高度影响更高。

含砾量对土石混合料力学特性影响离散元模拟

通过开展考虑砾石形状影响的双轴压缩试验离散元模拟,研究含砾量对密实土石混合料力学特性的影响。模拟结果表明:密实试样的应力应变关系表现出先硬化后软化的特征,含砾量越高软化效应越弱。随着含砾量增大,土石混合料的峰值强度呈现先减小再增加后减小的变化趋势,残余强度持续增大,剪缩到剪胀对应的体积应变先缓缓增加后加速减小,剪胀角则呈现减小趋势。通过颗粒移动特征及力链分布分析,发现当含砾量较低时,不能形成砾石骨架结构,含砾量对土石混合料强度影响较弱。

高铁路基粗粒土填料静力特性大型三轴试验研究

选取宁杭高铁德清站路基填料站现场典型粗粒土填料制备试样,在100,150,200,300 kPa围压下开展大型三轴固结排水剪切试验,得到相应的应力-应变和体变特性曲线。试验表明:围压越大,偏应力达到稳定值所需的轴向应变越大,当围压为300 kPa、轴向应变达到15%时,偏应力仍在继续增长。不同围压条件下的试样剪切初期均表现为剪缩,随着轴向应变增加,体积应变逐渐减小甚至过渡到剪胀。根据试验结果,选取不同围压下的峰值强度作为归一化因子,对填料的应力-应变关系进行理论分析,得到归一化偏应力与轴向应变的拟合关系曲线。由该曲线确定相关参数后,能较好地预测填料的应力-应变关系。

山岭公路隧道进出洞口浅埋地表塌陷致灾研究

针对某山岭隧道地表塌陷,对隧道地表沉降进行监控测量数据分析,确定了隧道塌陷机制,提出了灾害的整治措施。研究结果表明,山岭公路隧道进出洞口处围岩自稳能力差,易发生坍塌,需加强监控量测;地表沉降观测数据在塌陷发生前已经有发散趋势,施工中应据此及时做出判断和预警,采取支护措施,必要时组织人员撤离;隧道地表发生塌陷事故后需查明缘由,及时分析、处理数据,把量测结果反馈给施工单位,可通过地表灌浆、超前锚固等综合方案处置。

不排水条件下土石混合料双轴压缩离散元模拟

基于离散单元法构建了考虑碎石形状的柔性边界不排水双轴压缩模型,研究了11组不同含石量土石混合料在不排水条件下的宏细观力学特性。研究发现,(1)土石混合料强度随含石量增加先增后减,含石量超过约60%时形成碎石骨架,强度快速增长;含石量约80%时强度和内摩擦角最大;含石量增加,混合料黏聚力逐渐减小。(2)不排水受载下,土石混合料孔隙水压力先正后负、先增后减。含石量较小时,含石量增加,混合料孔隙水压力变化较小,混合料在碎石骨架形成初期孔隙水压力增加;碎石骨架完全形成后最大孔隙水压力减小。(3)含石量小于约30%时,混合料应变局部化呈规则剪切带,随后含石量增加破坏规则剪切带,当含石量约为80%时,混合料再次形成规则剪切带。含石量增加,配位数逐渐减小,颗粒间接触力在含石量小于60%时随含石量增加缓慢增长,超过70%时则快速增长。

浙江省预制构件钢筋胎架应用现状及改进建议

本文以浙江在建预制构件项目为依托,梳理总结当前预制T梁、小箱梁钢筋胎架结构形式与施工工艺现状,发现尽管钢筋胎架结构形式基本相同,但在相同跨径预制构件的主骨架间距、定位形式、卡槽尺寸等方面尚未统一,且存在钢筋胎架设计不合理、钢筋定位精度不准确、钢筋胎架施工不便捷等问题。在此基础上,汲取已有的亮点经验,给出了钢筋胎架设计与施工等方面的建议,以提高预制构件钢筋工程质量。

30 m预制T梁模板标准化设计与验收指标研究

在桥梁工程中,预制T梁的模板工程是确定其质量的关键因素。模板本身除必须具备足够的强度、刚度和稳定性外,还需要具备良好的结构形式和精准的验收指标。文章首先对浙江省7个预制场进行实地调研,分析当前预制T梁在模板设计及验收标准中存在的不足;然后结合工程实际设计了一套30 m预制T梁标准化模板及台座,并通过数值分析对其受力进行验证;在此基础上,给出了较为完整的T梁模板验收指标及其精度控制要求,从而提高预制T梁模板工程的施工质量。

对高岭头水库特大桥主梁0^(#)块支架受力性能的研究

以高岭头水库特大桥工程为依托,该工程0#块距离地面超过80m,其主塔为花瓶形结构复杂。本文探讨了主梁0#块支架搭设方案,构建了有限元模型对4种不同工况下支架的受力特性和挠度变化进行了探讨,揭示了不同荷载作用下0#支架的受力性能,确保了该工程的安全施工。

高岭头水库特大桥主塔0^(#)块关键施工技术研究

以高岭头水库特大桥工程为依托,探讨了斜拉桥0^(#)块的关键施工技术,阐述了高空0^(#)块支架的搭设方案和混凝土施工方案。本桥主塔下塔柱分叉段大倾斜角达22°,为确保0^(#)块安全施工,在下塔柱和中塔柱施工过程中分别设置2道临时对拉结构和3道临时对顶横撑结构。进一步探讨确定了0^(#)块预应力张拉及压浆工艺。

泥质粉砂岩山岭公路隧道围岩变形

为分析不同围岩级别对泥质粉砂岩隧道的影响，依托贵州沙家坪隧道不同围岩级别的拱顶沉降和周边收敛进行分析；同时考虑隧道浅埋段多为破碎岩体，是隧道开挖工程中最危险地段；结合沙家坪隧道进出口地表浅埋段埋深数据，分析浅埋段埋深深度对拱顶沉降的影响。研究结果表明：泥质粉砂岩隧道相对其他岩类（峨眉山玄武岩、灰岩）隧道在低围压下流变滞后现象较明显，不易发生瞬态破坏，洞口段与中间深埋段围岩变形相差不大；拱顶沉降主要集中在距离洞口100～200m地下水和煤层较发育地段，平均沉降为-7mm，累计沉降在-8mm上下波动，同时煤层对隧道围岩的变形存在重大安全隐患；距离洞口0～60m隧道的累积周边收敛值及波动较大；对于泥质粉砂岩隧道，浅埋段埋深厚度对隧道围岩变形影响较弱。

条件极值法在项目进度管理中的应用

将条件极值法引入进度管理领域,成为一种新的削低劳动力峰值的方法,并将其运用到进度计划优化与调整方面,得到劳动力总人数最低的情况下的施工进度最优解。此法的准确性直接依赖于工程量计算和公司内部人工定额的准确性,实现了进度、成本定量集成管理;不但保证了工期,还能降低人工费、临时设施费等,进一步降低管理成本、降低能耗,达到绿色施工效果。并且将其运用到阳江核电厂AJ项目主体油罐间工程中进行验证,使其取得按计划完成、降低管理成本、实现绿色施工的效果,是典型证明实例。

兰新客运专线戈壁路基CFG桩加固试验研究

为探讨CFG桩在戈壁铁路路基中的工程特性,分析其加固效果,进行了小应变、钻芯取样、单桩承载力试验检测成桩质量,采取复合地基承载力、沉降观测等试验研究加固效果,采取不同的桩间距研究间距对桩复合地基承载力的影响,该试验为指导后期建设和戈壁地区路基加固处理提供了经验。试验结果表明:①戈壁土地层对CFG桩施工质量无不良影响,被检测桩合格率为98.5%;②长螺旋泵送混凝土CFG桩工艺适用于戈壁土地层,桩身芯样强度完全满足设计要求;复合地基承载力能够满足设计要求,③CFG桩在戈壁路基中的合理桩间距为1.5m,当桩间间距超过1.5m时,其复合地基承载力与设计承载力相差较大。④工后的沉降量小,沉降稳定时间短。

颗粒材料应变局部化渐进破坏宏细观数值模拟

从离散元细观和有限元连续介质力学角度,研究了颗粒材料应变局部化触发和演化特性.通过离散元模拟,获得了颗粒体应变局部化触发前后力学响应的变化情况,并通过颗粒相对位移角度分析得出了剪切带演化特征.通过分析颗粒材料应变局部化尺寸效应,得出了试样尺寸与平均粒径之比对剪切带厚度的影响规律.采用基于微态方法的广义热力学框架,引入一个非局部细观变量作为附加的运动学变量,建立了一种考虑压力相关应变软化材料的隐式梯度塑性模型.利用虚功率原理和热力学第二定律,构建了隐式梯度理论的Helmholtz偏微分控制方程,并提出耦合位移和微变量的正则化有限元数值算法.平面应变压缩试验数值模拟表明,所提出的算法能够消除数值解的网格敏感性,验证了引入隐式梯度对应变软化颗粒材料病态边值问题正则化的能力.通过对地基承载力和隧道开挖面稳定性问题的分析,得出了颗粒材料应变软化对其宏观力学响应的影响,结果表明材料应变软化导致更小的破坏区域和更集中的局部变形.