均匀地层下预制节段式综合管廊受力研究

依托重庆巴南综合管廊试点工程,采用PLAXIS有限元软件建立节段式管廊与土相互作用模型,进行结构横向断面受力变形及管廊与土相互作用规律研究。结果表明:节段式综合管廊底板管节接触面处易出现应力集中,且随着回填土高度增加,应力集中程度增大;管廊侧壁与腋角相交位置、上下板中轴处受力变形较大,是设计重点加固区域;管廊侧壁所受侧向应力呈三段式分布;管廊自身刚度是管廊周边土体沉降分布影响因素之一。

纤维改性珊瑚泥裂隙动态演化规律试验研究

土体龟裂在自然界中广泛存在,而裂隙的存在极大地劣化了土体的工程性质。岛礁上工程材料缺乏,如何就地取材,利用珊瑚泥这种潜在的工程材料并进行改性,是亟需解决的关键问题。采用PVA纤维对珊瑚泥龟裂特性进行改善,通过龟裂试验,利用图像处理技术,获得了裂隙参数、分形维数、频率分布以及裂隙发育速率的变化规律,从而得出不同纤维掺量下的珊瑚泥裂隙动态演化规律以及纤维加固效果。结果表明:PVA纤维的掺入,提高了土体的整体性能,并起到桥接作用,能在一定程度上阻碍土体的收缩以及抑制土体裂隙的拓展。此外,还得出了纤维加固土体的裂隙开裂判据,以及揭示了珊瑚泥纤维加固机理。这对珊瑚泥的潜在应用价值具有重要意义。

水平循环荷载下软黏土大直径单桩承载性状离心机模型试验研究

大直径单桩在静、动荷载下的响应特性与传统小直径桩存在明显区别。为研究大直径单桩基础的循环响应,开展了水平循环荷载作用下软黏土大直径单桩离心机模型试验。通过各工况下单桩响应对比,研究了不同桩径和循环幅值比下大直径单桩基础的变形、刚度弱化及孔压累积规律。试验表明,循环次数引起得弯矩增加量不会超过首次加载最大弯矩的10%。随着单向循环荷载幅值的增加,大直径单桩-土系统会依次经历弹性段,弹塑性安定段和棘轮破坏段。单桩的卸载刚度、侧向累积位移与桩周土体超孔压均受循环幅值、循环次数的影响,其中卸载刚度还与桩径呈正相关。此外,大直径刚性桩桩底土(砂土)有非常可观的负超孔压累积,这可能会抵消土体弱化对整个桩侧向行为的影响。当单向循环荷载的幅值比小于68%时,整个桩-土体系具有安定性,桩周土抗力无明显弱化,建议对楔形流动深度内的土体p-y曲线加载刚度进行0.8的折减以考虑循环弱化效应。

基于有效应力法的不排水条件下大直径管桩水平循环动力响应数值分析

基于有效应力原理和黏土边界面塑性本构模型,开发适用于ABAQUS/Explicit的VUMAT子程序。在此基础上,研究不同循环幅值与桩径对软黏土大直径单桩水平响应的影响。研究结果表明:本文所开发程序可有效模拟循环荷载下土体的孔压和位移累积特性与刚度退化行为;循环次数与桩泥线处的桩累积变形大致呈线性关系,受加载幅值比影响;卸载刚度退化与桩累积变形成幂函数关系,且桩径增加,退化趋于严重;对于大直径海洋单桩,桩底易出现超孔压累积,其累积量受循环幅值控制;桩径对超孔压累积量不敏感,但桩径增加后其影响区域显著增加。

季节性冻土区能量桩位移变化规律

能量桩是一种既可以与土体进行能量交换,又可以承担上部荷载的桩基形式。上部土层冻结,下部土层未冻结,由温度变化引起的桩体自身变形及土体的冻胀融沉引发的桩体位移是能量桩在季节性冻土地区推广中亟待解决的主要问题。针对季节性冻土地区土体温度分布特点,将土体分为冻结层和非冻结层分别开展模型试验,测得冻结层和非冻结层中能量桩多次温度循环后的桩—土温度分布、桩周土体孔隙水压力及桩体位移的变化规律。结果表明:在非冻结土层中,多次循环取热后桩顶会产生不可逆的沉降位移,5次取热循环后,桩顶沉降达到0.95%D(D为桩体直径),且桩体沉降未达到稳定;在冻结层,放热过程中能量桩会发生桩体融沉现象,恢复过程中会发生桩体冻胀现象,融沉导致的沉降位移随着循环次数的增加逐渐减小,在第3轮放热循环后消失。第1、2、3轮的融沉位移分别为5.9%D、0.93%D、0.11%D。每轮循环过程中,冻胀引起的上升位移虽逐轮减小,但在5轮循环之后依旧存在,且冻胀引发的总位移呈阶梯状上升,桩体最终产生上升位移,达到3.8%D。

ECC混凝土桩板墙支挡边坡抗震性能振动台模型试验研究

在强震作用下,传统桩板墙支护结构易出现不可恢复的损伤和变形,工程水泥基复合材料(ECC)具有较高的抗拉强度和拉应变硬化特性,在约束裂缝开展、抗弯承载力及耗能能力上优于普通钢筋混凝土,但ECC桩板墙支护结构的抗震性能尚不明确。由此,开展ECC桩板墙支护结构(ECC桩板)和普通钢筋混凝土浇筑的桩板墙支护结构(RC桩板)振动台试验,对比其动力响应和破坏特性。结果表明:ECC桩板的抗震性能优于RC桩板;在相同的地震动作用下,ECC桩板支护下边坡的动力响应小于RC桩板支护时,在更高强度的地震动作用下,相同材料强度的ECC桩板可保证边坡稳定性;在动力作用下,ECC桩板和RC桩板表现出较明显的弹性和弹塑性,在输入地震动较小时,两种支护结构的动力响应较为一致;当输入地震动峰值较大时,ECC桩板支护下边坡的加速度放大系数为RC桩板支护下的0.77~0.9倍,ECC桩板和RC桩板的桩背动土压力分布都表现为“双峰型”,RC桩背动土压力峰值为ECC桩背的5倍左右;两种支护结构的桩顶残余位移与震级呈指数关系,RC桩板的桩顶残余位移为ECC桩板的2倍。破坏阶段,ECC桩板仅在嵌固端面出现多条细微裂缝,RC桩板出现抗弯破坏特征,钢筋和混凝土相对滑移明显,位移不可控。

基于极限平衡法高边坡稳定性分析方法

岩石高边坡是山区水电站工程建设中的主要地质环境,尤其在我国西部地区,高边坡问题作为重大工程的关键技术问题之一,控制着工程建设的可行性和经济效益,因此有必要对其进行分析研究。以如美水电站中坝址高陡边坡稳定性分析为目标,基于二维极限平衡法,结合现场勘查、理论分析和Geo-Studio数值模拟,考虑如美水电站中坝址高陡边坡的三种不同节理组合形式,在降雨工况和地震工况下对边坡整体稳定性进行分析评估。研究结果表明,降雨工况对边坡稳定性影响远大于地震工况,产生塑性区的范围相较于地震工况更大,在开挖卸荷工况下,边坡受到较大扰动产生卸荷区,发生失稳破坏。基于数值模拟结果,得到满足工程实际的结构面选取方式。

地基处理技术进展

我国基础设施和城市现代化建设日新月异,地基处理技术得到快速发展和应用。文章简要地回顾我国地基处理技术与理论研究发展历史,重点总结介绍近五年涌现出的地基处理新技术、新工艺与工程应用,并分析设计理论和规范发展特点,探讨地基处理质量控制和施工技术智能化的发展趋势,提出地基处理技术的发展方向。

产学研一体化土木工程创新人才培养研究

土木工程是一门实践性很强的学科,土木工程人才培养需要与工程实践相结合,产学研模式对人才培养质量提升具有重要意义。结合2009年至今的土木工程教学工作,探索并形成了产学研一体化的土木工程创新人才培养模式。高校需要培养更多适应社会需要的复合型人才,企业需要根据自身实际提出专业及技术需求。只有校企携手构建一套集协同办学、协同育人、协同创新于一体的产学研合作育人体系,才能有力推动学校产学研一体化土木工程人才培养的内涵式发展。

桩拱组合式挡土墙及其简化设计方法研究

桩板式挡土墙是山区道路工程建设中经常采用的一种支挡结构,由于抵抗水平荷载的需要,传统桩板式挡土墙结构桩和板的尺寸通常做得较大,桩体的布置较密,不经济。基于此,提出一种新的适用于山区道路的桩拱组合式挡土墙,利用拱结构受压性能较好的特点,采用拱板代替传统的平板,拱板与桩基础的上部连接,整体结构可以通过装配式或者现浇制作而成。基于土压力和桩基水平承载力理论,分别建立拱板主动土压力计算模型和抗滑桩计算模型,利用拱板荷载传递给桩基的基本原理,建立桩拱挡土墙整体结构的力学平衡方程,通过求解平衡方程获得桩拱挡土墙整体结构的极限承载力。通过参数分析,分别讨论了不同的桩体几何尺寸、拱板几何尺寸以及土体参数对桩拱组合式挡土墙极限承载力的影响,结果表明,增加矩形截面的长宽比、桩体嵌入深度、土体摩擦角等可以有效提高桩拱组合式挡土墙的极限荷载。

组合荷载作用下斜坡上桩基础水平承载特性研究

斜坡上桩基础不仅要承担上部建筑物传递下来的竖向荷载,还要承担斜坡传递下来的土压力等水平荷载,构成了复杂的桩-土相互作用体系。为研究斜坡上桩基础在竖向和弯矩荷载作用下的水平承载特性,通过自行设计的组合荷载加载装置,开展了四种工况下斜坡上单桩室内模型试验。分析在组合荷载作用下桩顶沉降、水平位移、桩身弯矩、桩侧土压力以及地基比例系数m值变化规律。试验结果表明:在桩顶施加竖向荷载有利于提高单桩的水平承载力,减小桩身的水平位移、弯矩和桩前侧土压力;在桩顶施加弯矩荷载-不利于单桩的水平承载力,随着弯矩作用的增加,相同水平荷载作用下,桩身水平位移和桩前侧土压力明显增加,而水平荷载对桩顶的竖向沉降影响较小;地基比例系数不仅与桩周土体有关,还与施加的荷载类型和桩土交界处的水平位移有关,地基比例系数随桩土交界处水平位移的增加迅速减小,最后趋近于稳定。

斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟研究

为探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性进行研究,在相同桩长条件下对比分析平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力、桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明:在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;斜坡地形中,桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0~4倍桩径的浅层区域。

基于三种机器学习模型的土力学课程目标达成情况分析研究

针对土木工程专业工程教育专业认证要求,以重庆大学土力学课程为例,采用大数据技术分析土力学课程目标达成情况,并根据评价结果提出教学改进建议。实践证明,大数据技术能够为科学评价专业课程目标达成情况,以及推动本科工程教育的高质量发展提供新的思路。

重庆某废铅冶炼厂重金属污染土壤微观结构特性研究

污染土壤微观结构研究中,室内试验制备的土样比较理想,而实际污染现场的土质极其复杂。为研究现场重金属污染土壤微观机理,开展了铅、砷、镉污染等重金属污染土基本物理性质指标试验和微观结构测试。首先,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP—MS)测定现场土样污染物类型及含量,建立现场土体重金属含量分布;然后,采用扫描电子显微镜(SEM)进行表面微观形貌试验,揭示污染土表面微观形貌,并通过颗粒(孔隙)及裂隙图像识别与分析系统(PCAS)定量分析土体试样的孔隙率,分析试样孔隙随重金属污染含量的变化规律;最后,从土壤环境的物质组成与结构及土壤性质方面分析土体微观形貌的变化机理。

吹填珊瑚岛礁钙质软泥的渗透特性试验研究

钙质软泥作为吹填珊瑚地基土的一部分,其渗透特性对于岛礁工程的建设具有重要意义。基于GDSPERM全自动环境岩土渗透试验系统对南海某岛礁钙质软泥进行系列固结渗透联合试验,探究孔隙比、固结历史、固结压力、水力梯度和孔隙液离子浓度对钙质软泥渗透特性的影响,并对钙质软泥孔隙比与渗透系数之间的非线性关系进行拟合分析,得出钙质软泥的系列渗透规律。结果表明:钙质软泥的渗透系数约为10-6 cm/s,且不随水力梯度的变化而变化,存在初始水力梯度;固结历史对钙质软泥渗透性有较大影响,在孔隙比相同的条件下,未经固结的土样呈现出更低的渗透性能;钙质软泥的渗透系数随固结压力的增大而减小,减小幅度不超过一个数量级;随着孔隙比的增大,钙质软泥的渗透系数也相应增大,两者呈非线性关系,“lg[k v(1+e)]-lg e”模型拟合效果较好,为适用于钙质软泥的最优非线性渗透模型;钙质软泥的渗透系数随孔隙液NaCl浓度的增大而减小。

山区地形条件下高架轨道交通引起地面振动实测研究

考虑地形对轨道交通振动衰减的影响,对重庆轻轨6号线经过典型斜坡及陡崖地形的高架段进行现场测试。分析了振动频谱特性以及振动速度级沿轨道中心线及45°、90°三个方向的衰减规律。研究结果表明:列车引起地面振动主要频率分布在50 Hz两侧附近,各距离处频率分布不受地形影响;地表振动从桥墩承台传至周围土体中会出现较大的放大;振动沿斜坡和陡崖衰减速度慢于平面,在平面上衰减先快后慢,在斜坡方向则先慢后快,同时地面振动随距离衰减呈现出波动性,在90°方向距轨道中心线13 m附近出现了振动放大区;列车运行具有明显的偏载效应,近轨列车引起振动在承台上随距离增大,远轨列车引起振动随距离减小。

微生物修复柴油污染土试验研究

为比较提取的5种降解菌及混合菌修复柴油污染土的能力,利用超声萃取-紫外分光光度法对修复后柴油污染土剩余油浓度进行测定,研究温度、pH、含水率及接种量等对柴油污染土降解效果的影响。结果表明,降解菌的降解率随温度升高先增大后减小,且温度为32℃时,六种组合柴油污染土的降解率均达到最大值;随pH增大,苍白杆菌属的降解率逐渐减小,铜绿假单胞菌的降解率逐渐增加,假单胞菌属、戈登氏菌属和混合菌的降解率先减小后增大,博德特氏菌的降解率先增大后减小;随含水率增大,苍白杆菌属和混合菌的降解率先增大后减小,假单胞菌属、戈登氏菌属、铜绿假单胞菌和博德特氏菌属的降解率呈上升趋势;随接种量增大,苍白杆菌属和混合菌的降解率先增大后减小,假单胞菌属、戈登氏菌属、铜绿假单胞菌和博德特氏菌属的降解率先减小后增大。通过对比试验建议使用混合菌修复柴油污染土,并给出了降解优化条件。

交通荷载下考虑倾斜基岩影响的单桩桩周土振动特性数值模拟

针对山区倾斜基岩条件下的轨道交通振动问题,开展单桩桩周土振动响应规律数值模拟研究,分析土体阻尼比、土体弹性模量、埋深、桩径以及振动频率对地表振动的影响。研究结果表明:地表振动速度峰值随着距桩体距离增加而逐渐降低,并且受倾斜基岩的影响,沿地表不同方向振动响应有较大差异;随着土体阻尼比和弹性模量增大,地表振动速度峰值近似呈线性减小,在桩周附近,土体的辐射阻尼作用更明显,阻尼比和弹性模量对振动沿地表方向和深度方向的量纲一速度峰值(Nl,Nr和Nh)基本没有影响;地表振动速度峰值随埋深、桩径增加而减小,在距离桩体一定范围内,埋深和桩径变化对地表振动速度峰值的影响较明显,在距桩体较远处则影响较小;随着埋深和桩径增加,各深度处的土体振动速度峰值降低,达到一定深度后,埋深和桩径的影响较小,埋深越大,振动沿深度衰减越慢,而桩径对振动沿深度方向的量纲一速度峰值(Nh)影响不显著。

低应变瞬态荷载作用下基桩动力响应解析解

目前广泛采用的基桩低应变检测问题的理论基础是基于平截面假定的一维应力波理论。而实际上,锤击产生的应力波是三维应力波,不仅沿桩身纵向传播,还沿径向传播,对于基桩低应变检测问题平截面假定实际上是不成立的。此时,一维纵波传播问题转换为应力波沿三维柱体传播问题。文章从基桩三维理论出发,忽略桩土径向位移,考虑桩体中应力波沿纵向和径向传播与桩土的相互作用,建立三维条件下桩土系统瞬态振动计算模型,推导得到低应变瞬态荷载作用下基桩三维动力响应的解析解,以期为基桩低应变检测提供新的理论指导。

基于学术论文写作能力提升的“深开挖与支护系统”研究生全英文课程建设探索

高水平的研究生教育对国家的学术研究水平能起到重要的促进作用。目前全球的研究生培养要求用英语论文发表研究成果已经成为主流趋势,全英文课程体系建设已成提高研究生学术论文写作能力的重要举措。基于重庆大学土木工程学院研究生全英文专业课程"深开挖与支护系统"的课程建设经验,从教学资料、教学环节、考核环节等方面开展了教学改革探索,并分析了学生对本课程的主要收获,对如何提升学生学术论文写作能力、追踪国际学术前沿进行了探讨。