High accuracy compact finite difference methods and their applications

Numerical simulation of complex flow fields with multi-scale structures is one of the most important and challenging branches of computational fluid dynamics. From linear analysis and numerical experiments it has been discovered that the higher-order accurate method can give reliable and efficient computational results, as well as better resolution of the complex flow fields with multi-scale structures. Compact finite difference schemes, which feature higher-order accuracy and spectral-like resolution with smaller stencils and easier application of boundary conditions, has attracted more and more interest and attention.

强夯法(DCM)处理软弱地基试验研究

结合广州国际会议展览中心周边道路地基处理工程实例,对强夯法在广州软土地基加固中的应用进行了试验研究,评析了广州软土地基在强夯加固法中的效果,得出适合广州软土地基加固的施工工艺,指导同类地基进行大面积处理.

下卧软弱夹层地基ALE法强夯加固数值分析

随着高能级强夯快速发展,软弱夹层对地基加固影响问题凸显,其吸能缓冲作用机理尚不清晰,夯击参数选取经验性强。基于现场试验和任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Euler, ALE)法强夯加固仿真开展地基应力波传播过程研究,探讨下卧软弱夹层对加固效果影响机理。对夯击能级、夹层埋深、夹层厚度等因素进行参数研究,改进强夯参数设计流程。结果表明:软弱夹层对夯击应力波向下传播过程有迟滞作用,地基应力场在此深度内发生断层;当首击地基加固深度为1/2软弱夹层埋深时,可兼顾能级控制与施工效率需要;当软弱夹层埋深大于10 m或厚度超过2 m时加固难度较大,需配合其他工法共同加固处理。

翁结水库碾压混凝土重力坝动力特性及其抗滑稳定分析

重力坝是水利工程中最常用的主要水工建筑物之一,混凝土重力坝在地震作用下的动力稳定是坝工设计中的重要问题.本文以翁结碾压混凝土重力坝为对象,取位于河谷中的7、8号溢流坝段和9号非溢流坝段,建立三维有限元模型,通过计算分析了碾压混凝土重力坝在不同工况下的应力变形规律及抗滑稳定性.结果表明:静力荷载作用下,坝体位移符合重力坝一般规律,坝踵主拉应力范围较小;动力荷载作用下,位移等响应在坝顶达到最大,符合鞭鞘效应特征,同时坝体残余位移较小,坝体在一些部位出现瞬时拉应力超标现象,坝基塑性区未发生贯通;对7、8号坝段和9号坝段在建基面及碾压层面进行抗滑稳定验算,坝体坝基均满足稳定要求.

强夯双向土压力模型试验测试及加固效果分析

【目的】从土体应力分布特征的角度研究不同夯击方式对砂土强夯加固效果的影响。【方法】通过室外场地进行的强夯模型试验对夯击过程中土体内部的竖向与径向土压力以及落锤加速度进行监测,并结合数值模拟的方法对土体内部的位移进行分析。【结果】研究得出:在强夯法施工中竖向土压力存在冲击与震荡衰减两种波形,径向土压力则主要以冲击波形为主;在砂土强夯加固过程中存在两种加固模式,夯击点正下方土体主要以竖向压实为主,而斜下方土体同时兼有显著的径向挤密作用;在同能级强夯施工中,“重锤低落”组合适合对深层土体与径向土体进行加固,“轻锤高落”组合适合对浅层土体进行快速加固。【结论】研究成果对同能级强夯夯击方式的选用具有一定的指导意义。

套筒强夯长短桩复合地基承载特性研究

【目的】随着大型海洋工程项目不断发展,对水下软土地基处理提出了新的挑战,水下挤密砂桩和水下水泥搅拌桩复合地基等传统方法具有定位难、制桩难、桩体质量差等问题,始终制约着其在海洋工程中的应用和发展。【方法】借鉴陆上孔内深层强夯施工方法,因地制宜地提出水下套筒强夯复合地基成桩技术,该技术使用套筒阻隔海水进入桩孔,具有定位准、加固深和强度高等优点,通过模型试验的方法对该技术进行研究。【结果】结果表明,在强夯碎石桩与传统碎石桩相结合的工况下,地基极限承载力提高50%以上,等长度群桩复合地基极限承载力比长短桩复合地基提升18%;在全部采用强夯碎石桩的工况下,地基极限承载力提高170%以上,等长度群桩复合地基极限承载力比长短桩复合地基提升3.7%。【结论】全部采用强夯碎石桩的复合地基比强夯碎石桩与传统碎石桩组合而成的复合地基承载力提高更多,在提高承载力方面,采用套筒强夯长短桩复合地基更加经济有效。

基于瑞雷波波速强夯法处理黄土地基参数评价方法

以澄韦高速黄土地区地基为依托,采用强夯法地基处理以消除黄土的湿陷性,处理后采用多道瞬态瑞雷面波法进行快速检测。通过建立瑞雷波波速与承载力、压实度指标的相关性,凭借少量的标定点或者依据经验公式间接得到整个场地所需的承载力、压实度等物理力学指标。分别采用对标定点平板载荷试验数据与标定点钻孔取样等方法,将测定所得实际数据与相对应点位的面波波速测试数据进行拟合,配合计算确定该黄土地区瑞雷面波波速与承载力、压实度的数学模型,从而判断黄土地基强夯法处理后的效果。

基于连续检测的高速铁路路基压实质量控制方法

针对传统检测方法无法满足路基压实质量实时、全面控制要求的问题,开展了高速铁路路基碾压足尺模型连续检测试验,分析了路基压实过程中振动轮振动能量变化规律,建立了能量压实值与动态变形模量、地基系数和压实度的相关关系,对基于连续检测的路基压实程度、压实稳定性和压实均匀性进行分析。结果表明:振动轮振动能量随碾压遍数增大而增大,能量压实值与常规检测指标具有强相关性,可以作为高速铁路路基压实质量连续检测指标;采用考虑90%置信水平预测区间下限的压实质量连续控制值判断路基压实程度更符合路基实际压实状态;碾压区域内能量压实值平均增长率应小于2%,出现过压现象时应停止碾压;碾压结束后,各检测单元能量压实值应在碾压区域平均能量压实值的80%~120%范围内。

高填方路基强夯补强效果试验分析

文中以四川某高速公路改扩建项目为例,开展高填方路基强夯补强试验研究,并利用瑞利波法分析了补强前后高填方路基的密实度与瑞利波速的关系。结果表明,波速与压实度呈现近似线性增加的关系,波速每增加1 m/s,路基压实度增加0.19%。瑞利波监测法与现场灌砂法所有测量点位的压实度相差范围为3.5%左右,两种方法下的波速与压实度曲线相对一致。夯击后的夯击点密实深度显著提升,提升幅度在11.7%~18.7%,提升土体压实度可以有效提升路基土的施工质量。研究成果证明了瑞利波法测试土体压实度具有一定的可靠性,且采用的强夯方案有效提升了路基土的压实度,证实了高填方路基补强效果的可靠性。

某型强夯机单抽施工法夯击能效率实验研究

针对某型强夯机快速动态冲击过程中能量损失理论计算不精准、接触式测量方法有偏差等技术瓶颈,本文开展了基于非接触式方法测试某型强夯机单抽施工法的夯击能效率实验研究。实验使用美国Phantom Miro M310高速摄影机,采用非接触式动态测量方式,对非脱钩施工(单抽施工)与脱钩施工两种工作状态进行数据采集。通过分析计算出夯锤撞击地面动态过程中的瞬时速度响应,对比了脱钩与非脱钩工况时3种不同质量的夯锤在3种不同高度下的能量损耗率。考虑到实验时夯锤在同一位置落锤两次,高速摄像机无法测出第二锤的真实夯击面,故通过有限元的方法对工况进行模拟仿真,对夯锤瞬时落地速度进行修正。实验结果表明:相同质量下,能量损耗率随夯锤提升高度的增加而降低;相同高度下,能量损耗率随夯锤质量的增加而降低;单抽施工法的能量损耗率可以控制在8%以内。本文为强夯机夯击能效率的精准测试提供了技术依据,为降低单抽施工法能效损耗提供了思路,同时也为今后同类重工机械的使用与改进设计积累了经验数据。

成都平原典型土石混合填土地基的强夯试验

为掌握在高能级夯击作用下成都平原地区的土石混合填土地基的力学行为特征,采用现场点夯与满夯试验方法,测试强夯作用过程中地基沉降量和土体动应力,确定夯沉量与夯击次数的关系。结果表明:(1)该土石混合填土地基沉降量的增长速率随夯击次数的增大逐步非线性减小,在4000 kN·m夯击能作用下的最佳夯击次数为10次;(2)地基中动应力随竖向深度或距夯击点径向距离的增加呈非线性减小,动应力沿径向的平均衰减梯度大于沿深度的平均衰减梯度,锤径范围内的径向动应力衰减梯度大于锤径范围外的衰减梯度;(3)土体有效加固深度与夯击能显著相关;(4)等效拟静力法的强夯动应力估算值为实测值的0.48~0.73倍。研究成果可为类似混合填土地基的强夯技术提供参考。

排水方法对强夯加固饱和粉土效果的影响

饱和粉土为介于砂土与黏性土之间的半渗透性土,强夯加固时通常需要辅助排水措施以提升处理效果,排水方法主要有塑料排水板法和真空排水法,因此需关注不同排水措施对强夯加固效果的影响。某项目位于海边养殖场,原地基上部为3~5m厚的饱和粉土,承载力低、可液化,同时原地面标高低,采用风化开山土回填,因此地基处理时包括上述2层土,回填土含水率低、性质相对较好,地基处理重点是饱和粉土层。不同功能区由不同单位分别采用强夯法联合真空排水和塑料排水板、水平排水垫层进行试验,对比排水和强夯施工参数、施工沉降、加固前后粉土层物理力学指标和原位试验指标变化情况。结果表明:强夯联合真空排水法未在回填土上设置水平排水垫层,施工沉降更大,粉土物理力学指标和原位试验指标改善更明显;强夯联合塑料排水板法在回填土上设置了水平排水垫层,回填土中的细颗粒土被塑料排水板排出的水浸湿、软化,同时增加了塑料排水板内的水头高度,影响了排水固结效果。

湿陷性黄土地区路基施工技术要点

在我国西北存在着大量黄土,在黄土区进行路基工程施工应注意路基的压实。尤其是对于湿陷性黄土,由于其本身的特点,导致在路基修建完成后经常发生路基沉降、路面开裂等病害。在进行湿陷性黄土路基施工时,主要是消除黄土的湿陷性,消除的方法有很多,如灰土挤密桩法、强夯法、冲击碾压法等,上述方法在湿陷性黄土处理中都能起到很好的效果。

旧路基改造施工中强夯法的应用技术研究

旧路基改造是道路维护和修复中的重要环节,而强夯法作为一种常用的施工技术,具有快速、高效、经济的特点,已被广泛应用于旧路基改造工程中,旨在研究强夯法在旧路基改造施工中的应用技术,包括施工原理、施工工艺、施工参数的选择等方面。通过对相关文献的综述和实地进行调研,总结了强夯法在旧路基改造施工中存在的问题,并提出了相应的解决方案。研究以某高速公路路基建设为依托,通过对比试验和工程实例,验证了强夯法在旧路基改造中的可行性和有效性,以期对类似工程提供指导。

基于GRA的强夯指标影响因素分析及预估模型建立

为消除强夯法施工控制指标影响因素权重判定过程中,因人为主观因素产生的误差,文中提出以夯击沉降量、有效加固深度及夯击间距作为目标,选取诸如土体参数、夯锤形态及施工工艺等因素作为行为因子,以灰色关联理论建立其间的相互联系,分析各影响因素的关联度。在此基础之上,以多元回归分析为手段,建立控制指标力学-经验模型。结果表明,对于夯击沉降量、有效加固深度及夯击间距而言,需以夯击能、土体重度及夯锤底面积作为主要控制因素;建立的力学-经验模型具有较高的精度,R2均在0.9以上,可为强夯施工初期各项施工工艺、土体参数、施工设备的选择提供理论参照。

强夯地基施工中大面积土方处理的重难点分析及质量控制措施

以深圳市龙华能源生态园项目为依托,对大面积、大体量的地基处理工程遇到的雨季疏排水、加固薄弱区的加强处理等情况进行具体分析,阐述了采用强夯法进行地基加固过程中的质量控制措施,从而保证加固效果。

粉喷桩与强夯处理技术在软土路基加固中的应用

该文以某公路工程为例,探究粉喷桩法和强夯法在软土路基加固处理中的应用方法。粉喷桩法采用高压喷射水泥的方式,让水泥和岩土在搅拌中均匀混合并成为具有一定强度的柱状体,达到加固软土路基的效果,该方法具有施工速度快、加固效果好等特点,但是施工成本较高;强夯法利用夯锤自由下落夯击软土,达到密实、加固的效果,该方法具有操作简单、成本较低、适用范围广等特点,但是效率不高,且存在噪音污染。经过多方面的综合对比后,最终选择粉喷桩法进行该公路工程的软土路基加固,在保证工程建设质量的前提下降低工程造价、提升社会效益。

加油站软土地基处理方案的比选及应用

软土地质承载力低,在此类地质建设加油站,容易导致建筑物地基产生不均匀沉降和变形,路面沉降开裂,稳定性不满足规范要求,严重影响加油站建设及运营安全。文章结合具体项目案例,对比分析桩基础和强夯置换法两种软土地质处理方案,并以强夯置换法作为软土地质的处理方法,采用竖向抗压静载试验、平板载荷试验等试验手段对处理后的地基进行检测,结果表明强夯置换法可以提高加油站软土的承载性能,处理后的地质能够满足设计要求。

基于低应变法的大面积强夯地基础质量检测方法

当前强夯地基础质量检测节点的设定一般为独立形式,检测的范围受限制,导致强夯地基础质量检测增加,为此提出对基于低应变法的大面积强夯地基础质量检测方法的设计。根据实际的检测需求,先设定初始检测指标,采用多阶的方式,打破检测范围的限制,设置多阶夯击检测点,并构建低应变地基质量检测模型,采用原位修正处理实现质量检测。测试结果表明:对比于传统雷达探测强夯地基基础质量检测小组、传统瑞雷面波强夯地基基础质量检测小组,此次所设计的低应变法强夯地基基础质量检测小组最终得出的地基支撑柱的承载力检测均值差均可以控制在0.25以下,说明此种检测形式的针对性较强,误差可控,具有实际的应用价值。