Load-settlement behaviour of a strip footing resting on iron ore tailings as a structural fill

This study presents a laboratory investigation of load-settlement behaviour of a strip footing resting on iron ore tailings used as a structural fill.The footing was placed at various depths in the tailings bed.The relative density of the tailings was varied as D_r = 50%,70%and 90%.An incremental load was applied on the footing while observing the settlement until the failure took place.The results obtained for tailings were compared with those for the sandy soil.It is observed that the load-bearing capacity and stiffness increase with an increase in footing embedment depth and relative density.Compared to load-settlement behaviour of Perth sandy soil,the tailings fill could have as high as 22 times and 13.5 times the load-bearing capacity and stiffness,respectively.Therefore,the replacement of sandy soil with iron ore tailings for structural fills is cost-effective,and moreover,this application contributes to environmental sustainability in construction.

Nonlinear analysis of pile load-settlement behavior in layered soil

A simplified approach is presented to analyze the single pile settlement in multilayered soil. First, a fictitious soil-pile model is employed to consider the effect of layered soil beneath pile toe on pile settlement behavior. Two approximation methods are proposed to simplify the nonlinear load transfer function and simulate the nonlinear compression of fictitious soil-pile, respectively. On this basis, an efficient program is developed. The procedures for determining the main parameters of mathematical model are discussed. Comparisons with two well-documented field experimental pile loading tests are conducted to verify the rationality of the present method. Further studies are also made to evaluate the practicability of the proposed approach when a soft substratum exists, and the results suggest that the proposed method can provide a constructive means for assessing the settlement of a single pile for use in engineering design.

岩溶区PST管桩复合地基的工程应用

经对某场地高层建筑地基素填土厚度大、下伏基岩岩溶发育、以多层串珠状溶洞为主的地层条件研究,提出一种PST管桩刚性复合地基。采用试验和监测等方法来指导复合地基处理设计与施工,根据场地试桩数据来验证设计的合理性。施工完成后,采用静载荷试验对复合地基进行质量验收检测,并连续进行沉降监测。结果表明:岩溶区PST管桩复合地基是一种处理高层建筑地基很可行的方法,处理后可以满足高层建筑物对地基强度、变形及稳定性的要求。

地基承载力特征值确定土变形模量的探讨

目前我国地基沉降计算主要采用土压缩模量来计算,再用经验系数对计算结果进行修正。这种方法对于一些结构性较强的硬土地基误差较大,主要原因是取样扰动影响。为此,探讨了变形模量与地基承载力特征值的理论联系,在笔者提出的确定变形模量经验方法基础上,总结出依据地基承载力特征值确定变形模量的方法,该方法具有理论依据,可便捷地通过岩土工程勘察报告中常提供的地基承载力特征值确定土的变形模量,能够更为准确计算地基沉降值。采用不同方法(压板试验法、压缩模量推求法、标贯击数法、承载力经验法、依据地基承载力特征值确定变形模量法)计算了若干试验案例,通过对不同方法结果的对比,初步验证了依据地基承载力特征值确定变形模量法是可行的。

运营期浅埋公路隧道拱顶覆土层力学分析模型及沉降规律研究

浅埋盾构隧道下穿既有公路时,车辆荷载作用下隧道拱顶不同深度覆土层会发生沉降,针对这一问题,提出一种盾构过程中拱顶覆土两阶段沉降分析模型,采用ABAQUS数值模拟(FEM)验证本文所建立沉降模型的正确性。研究结果表明:对Peck公式中土体体积损失参量进行修正并基于非线性荷载作用下的Boussinesq解所建立的等效地表两阶段沉降分析模型能有效预测车辆循环荷载和隧道盾构耦合作用下盾尾拱顶覆土沉降发展规律。在盾构过程中,盾尾拱顶覆土沉降扰动增加区段位于接近区至下穿区前2/5处,下穿区出现沉降峰值后进入沉降扰动平缓区段,远离区为沉降扰动减小区段,沉降发展规律符合Protodyakonov压力拱理论,沉降增加主要发生在压力拱破坏期间;盾构完成后,车辆循环荷载影响5 m左右深度的覆土层沉降,深度大于5 m时车辆荷载发生应力扩散,沉降主要影响因素为隧道开挖造成的土体体积损失。

基于状态演化模型的高铁路基动力累积沉降变形预测研究

长期循环荷载作用下高铁路基会出现累积沉降变形,对轨道平顺性、列车运行的舒适性与安全性等产生不利影响。为预测高铁路基累积沉降变形,基于考虑颗粒材料系统流动性及历史应变的状态演化模型,采用有限差分法进行求解,得到预测长期循环荷载作用下路基累积变形的计算方法。开展分级荷载及长期循环荷载作用下的路基累积沉降变形缩比尺模型试验,对试验结果进行分析,并验证状态演化模型预测路基累积变形的合理性;提出三阶段拟合法,通过0~10000 s循环荷载作用下的路基累积变形试验数据拟合得到模型的关键参数,并对10000~25000 s的路基累积变形进行预测;最后深入分析初始状态模量、特征应变和特征参数对计算结果的影响。研究结果表明:路基累积沉降变形达到稳定值所需的时间随着荷载幅值的增加而增加;状态变量与荷载大小密切相关,随着荷载增大而增大;初始状态变量、特征应变及特征参数越大,路基的流动性及累积应变速率越大。所提方法可以很好地反映分级荷载及循环荷载下路基的累积变形,实现通过现有数据对路基未来累积沉降变形进行有效预测,为长期循环荷载作用引起的高铁路基累积沉降变形提供了实用的预测方法。研究结果可为高铁路基设计及变形控制提供参考,具有较高的实用价值和工程意义。

基于界面本构模型的砂土中单桩荷载−沉降响应预测方法

基于界面本构模型提出了一种新的砂土中单桩荷载沉降响应的预测方法。首先,从土−结构界面本构模型出发推导了严格的桩−土界面非线性荷载传递模型,该模型承继了界面本构模型特征,能够模拟桩−土界面上发生的应变硬化/软化、剪胀与应力路径依赖性等行为。此外,采用双曲线荷载传递模型模拟桩端−土相互作用的非线性应力−位移关系。上述荷载传递模型所需参数可以通过室内界面剪切试验和土工试验进行校准。继而,基于荷载传递法,提出了单桩荷载沉降响应分析的一维计算模型,并采用迭代算法进行数值求解。最后,将理论解答与已报道的模型试验、自主开展的模型桩试验以及数值模拟结果进行比较,以验证所提出的理论方法的正确性。试验结果表明,预测值与实测值吻合较好,且该方法能够很好地预测非位移桩与位移桩的荷载沉降响应。提出了一个基于界面本构模型的单桩荷载沉降响应分析框架,为竖向荷载下砂土中单桩优化设计提供了理论参考。

粮食筒仓群桩基础竖向承载变形特性数值模拟分析

粮食筒仓建设场地为原有海域经人工回填整平而成,极易引起沉降,为保证筒仓的安全性和稳定性,利用ABAQUS有限元分析软件,建立三维有限元计算模型,分析不同阶段荷载和邻仓对筒仓群桩基础竖向承载变形特性的影响。分析结果表明:群桩基础竖向承载变形不均匀分布受上部荷载影响较大。施工完成阶段,结构自重荷载主要作用于外边缘,边桩竖向承载变形较大,最小和最大沉降量分别为0.551 mm和0.959 mm;服役阶段,满仓荷载分布较为均匀,中心桩竖向承载变形较大,最小和最大沉降量分别为1.271 mm和2.335 mm。群桩基础竖向承载变形受邻仓影响较大。对群桩竖向承载变形的影响随距离的增加而减小,沉降量随邻仓数量的增加而增大;邻仓位置分布的不对称,导致沉降差异增大。

大跨度铁路桥梁整体变形波长特征分析

针对三座大跨度桥(A桥和C桥为悬索桥、B桥为斜拉桥)分别建立有限元模型,分析在温度、沉降、风、列车等作用下的桥面整体变形波长特征,并采用HHT(Hilbert‐Huang Transform)法、中点弦测法和曲率半径法定量分析桥面变形波长。结果表明:A桥在整体升降温作用下,产生的变形曲线为波长82~140 m、波幅不超过5.5 mm的曲线段;在静风荷载作用下,产生的变形曲线为波长97~140 m、波幅不超过5.4 mm的曲线段;桥塔沉降作用下A桥不产生显著变形曲线。上述三种荷载作用下B桥均不产生显著变形曲线。C桥在整体升降温作用下,产生的变形曲线为波长70~84 m、波幅不超过2.2 mm的曲线段;桥塔沉降和静风力作用下C桥均不产生显著变形曲线。列车全局荷载对三座桥的桥面变形产生影响,若关注幅值3 mm及以上的曲线段,A桥、B桥、C桥最短波长依次为66、93、53 m。就此三座桥梁而言,荷载引起的桥面垂向变形对行车性能影响的显著程度均依次为列车全局荷载、整体升温、桥塔沉降。

超大堆载下桩网复合地基变形特性离心模型试验研究

CFG桩网复合地基广泛应用于处理软土地基。采用土工离心模型试验研究某码头堆场超大荷载下CFG桩网复合地基的变形特性,试验模拟了地基、CFG桩、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等,分析了超大荷载作用下复合地基沉降、防尘网和轨道梁基础水平位移、地基剖面位移的变化规律。试验结果表明,复合地基的沉降速率在稳定控制标准之内,沉降量满足堆场使用要求,防尘网基础和轨道梁基础水平位移和沉降均很小,复合地基沉降分量远大于水平位移分量。CFG桩网复合地基在350 kPa荷载作用下是稳定安全的,达到了预期加固效果。

劲性复合桩桩筏基础竖向承载性能研究

为研究劲性复合桩桩筏基础的承载特性,采用ABAQUS三维有限元软件对劲性复合桩桩筏基础在竖向荷载作用下的响应规律进行分析。考虑在不同桩长、桩数、筏板厚度以及芯桩直径的影响因素下其荷载-沉降曲线的变化规律,并将荷载沉降进行归一化处理。结果表明在一定荷载范围内,角桩首先承受较大荷载,而随荷载的不断增加,中心桩则会分担更多的荷载;桩长一定的条件下,桩筏基础的位移随芯桩直径的增大而减小,而当芯桩直径一定时,沉降会随桩长的增加而减小;筏板厚度也会对桩筏系统的竖向承载性能产生一定的影响,分析表明筏板厚度处于1~1.5d时为最佳。研究为工程实际应用以及对劲性复合桩桩筏基础的推广提供参考。

有限单元法在堆场堆载预压处理中的应用

分析了堆载预压加固原理,以连云港港旗台港区的陆域形成与堆载预压为例,建立有限元模型,分析吹填造地工程地基沉降在时间和空间上的分布规律。计算结果表明,有限单元法可以有效地模拟复杂边界条件,克服了传统计算方法仅考虑一维沉降及固结,无法精确解决复杂边界条件的问题。根据有限元模型得到的沿空间分布的沉降数据,调整各个区域的预压堆载布置及卸载量,可解决堆场对不均匀沉降及坡降的控制要求。

深中通道沉管隧道复合地基沉降特性研究

深中通道是国内首次大规模使用水下深层水泥搅拌桩处理沉管隧道地基的超级工程,具有碎石垫层厚度大、深层水泥搅拌桩置换率高等特点,目前相关研究较少.为了研究厚垫层和高置换率深层水泥搅拌桩复合地基的沉降变形规律,在现场荷载板试验结果的基础上,将碎石垫层、复合地基和桩端全风化岩层视为一个共同作用的系统,假设在桩土分界面处桩土位移模式非同步,同一深度处桩间土体的位移模式非协调,考虑系统各部分在交界面上应力和变形连续,通过对典型单元体的分析,推导了复合地基桩土应力比和沉降的求解公式,最后将计算结果与现场荷载板试验结果和传统方法进行了对比验证.研究结果表明:本文方法计算所得沉降与实测沉降相比误差在8.0%以内,计算精度优于传统方法,并且沉降随荷载的变化趋势大体相同,说明本文方法能较好反映沉管隧道复合地基的沉降特性;根据本文方法计算得到的桩土应力比与实测桩土应力比相比误差在-7.0%以内,可以认为理论计算的结果可靠.

灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基载荷沉降试验研究

为了探讨灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基载荷沉降情况,以民小公路处理后的地基为例,选择试验桩并在附近埋设沉降管,在非浸水与浸水条件下分别施加载荷,观察地基沉降变化。结果表明:随着荷载的增加,地基沉降量呈现出不断增长的趋势。从地基荷载沉降试验可以看出,当荷载500kPa时,非浸水地基的平均沉降为57.3mm,浸水地基的平均沉降为71.2mm,二者差距不大,都低于要求的200mm。由此可见,应用灰土挤密桩方法对湿陷性黄土地基进行处理后,黄土湿陷性得到了有效改善,地基载荷沉降满足施工要求。

超长大直径钻孔桩基础现场压缩静载荷测试分析

文中以某桥梁工程为例,对静载作用下不同类型桩的沉降量时程响应曲线以及荷载随深度的传递机制进行分析。结果表明,相同荷载水平下,2号桩的沉降量与1号桩相比降低了55.3%~67.8%。所有荷载水平下,钻孔灌注桩的桩身轴力随着深度的增加呈现不断下降的趋势。相同荷载条件下,钻孔灌注桩的桩身轴力略高于1号桩的桩身轴力,最大荷载水平下,2号桩的桩端部支撑百分比高于1号桩的端部支撑百分比。随着施加荷载水平的增加,钻孔灌注桩的桩侧摩阻力呈现先快速增加后平稳的趋势。相同荷载水平下,2号桩的桩侧摩阻力大于1号桩的桩侧摩阻力。总之,桩越长,钻孔灌注桩的承载能力越强。

长径比与桩侧土体模量变化对灌注桩竖向承载特性影响分析

为研究桩基长径比与灌注桩成孔开挖过程引起的桩侧土体弹性模量弱化效应对桩基承载特性的影响,采用数值分析方法构建了15组竖向受荷单桩模型,以分析桩顶荷载-沉降曲线、桩身轴力变化曲线和桩端荷载-沉降曲线的变化特征。结果表明,在同一桩长和桩顶竖向荷载下,桩顶竖向位移随着桩径的增大而减小,而在同一桩顶竖向位移下,桩顶竖向荷载随着桩径的增大而增大;在同一桩径和桩顶竖向荷载下,桩顶竖向位移随着桩长的增大而减小,而在同一桩顶竖向位移下,桩顶竖向荷载随着桩长的增大而增大。存在一临界长径比,使得桩端阻力发挥比例和桩顶竖向位移变化率的影响达到最大。当桩侧土体弹性模量大于某一定值时,桩侧土体弹性模量变化对桩承载特性的影响可忽略;随着桩侧土体弹性模量减小且达到某一定值时,桩侧摩阻力开始不发挥的位置逐渐向上移动。

ABAQUS在真空-堆载联合预压沉降模拟中的应用研究

为了深入探究ABAQUS在真空-堆载联合预压沉降模拟中的应用效果及优化策略,本文通过介绍某大型地基加固工程的概况,详细阐述了土体本构模型的建立过程。在此基础上,利用ABAQUS软件进行了真空-堆载联合预压模拟,并重点分析了模拟过程中的关键参数设置及边界条件的影响。通过对比实际工程与模拟结果,本文提出了在模拟过程中应注意的关键问题和改进方向。研究结果表明,ABAQUS在真空-堆载联合预压沉降模拟中具有较高的准确性和可靠性,能够为实际工程提供有效的技术支持和理论依据。同时,通过合理的参数设置和边界条件调整,可以进一步优化模拟结果,提高工程设计和施工的效率与安全性。

下伏采空区变电站基础沉降的安全稳定性分析

为解决采空区地表拟建变电站基础沉降的安全稳定性问题,利用有限元分析软件进行结构内力模拟分析,通过对拟建变电站进行实体模型建立、网格划分、荷载施加以及位移约束处理,完成变电站全结构全场域耦合模型构建。对采空区从开采到变电站竣工的几个时期进行模拟与分析,依据人工仿真振动波得到变电站各结构沉降情况。结果表明:拟建变电站发生的沉降与整体沉降走向一致;静力载荷作用下,拟建变电站场地最大沉降为39.33 mm,最大沉降差为12 mm,产生于上部钢结构框架;动力荷载作用下,依据模拟结果可知,上部设备振动荷载对采空区没有影响,采空区变电站竣工后由于地表下160 m处弱化造成0.2~0.5 mm的微小沉降。拟建变电站整体和局部沉降值均处于变形控制标准内,采空区变电站处于安全稳定的状态。

软基段路堤偏载对桥梁桩基的影响分析

文中依托铜仁市武陵山大道工程实例,对软基路堤偏载对桥梁桩基的影响展开探究,借助三维有限元计算模型对路堤偏载条件下桥梁桩基受力状况进行模拟分析,获得桩基实际受力特征,从而对桩基性能实施评价,并提出桩基加固措施。

考虑桩基极限沉降深度的荷载传递模型的研究

荷载传递法广泛运用于基桩承载力和沉降分析。通过理论公式推导,在传统模型上考虑桩径的影响,并引入沉降计算深度概念,建立考虑桩基极限沉降深度的荷载传递模型,以此分析分层厚度(k)和应力比(η)对沉降计算精度的影响。研究发现:当桩端下土层压缩模量变小时,需要采用更小的分层厚度;应力比的设定对极限沉降深度计算有着明显的影响,若在实际工程应用中主要关注点为桩顶沉降,则根据压缩层压缩模量选取合适的应力比参数,若关注点为极限沉降深度,则尽量减小应力比取值。