吹填淤泥填海造陆技术在深圳地区的应用

利用海相淤泥吹填造陆已成为深圳地区进行土地开发的重要技术手段。本文从深圳地区海相淤泥的吹填特性、资料储量、环保效益。

季节性冻土区高速铁路路基填料及防冻层设置研究

由于高速铁路对变形的高要求,在季节性冻土区修筑高速铁路,路基的防冻胀问题尤为关键。通过借鉴、分析国内外各行业对地基、路基填料的冻胀敏感性分类,以及国内外公路、铁路等行业对防冻层设置的具体技术要求和工程措施,结合哈大客运专线工程具体要求,讨论适应我国季节性冻土地区高速铁路路基填料的冻胀分类的技术指标。通过现场监测数据对比分析冻胀量沿路基冻深的分布状况,发现高速铁路路基冻胀变形量的70%出现在路基基床底层上部,以此来评价防冻层设置厚度。并应用有限元法进行数值计算,结果表明,使用改性A,B组填料的路基最大冻结深度要较使用普通A,B组填料的路基小20～30 cm,同时回暖速度也快于普通路基,说明使用改性填料的路基具有良好的保温效果和升温速率。

饱和地基中二维填充沟远场被动隔振研究

针对饱和均质地基中二维填充沟远场被动隔振问题,首先,基于饱和多孔介质频域边界元法,建立了以薄层法(TLM)基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法,该方法可有效的分析饱和半空间的动力问题,是解决土–结构动力相互作用问题的一种有效工具。在此基础上,根据填充沟与周围土体的邻接条件,推导得到了填充沟对Rayleigh波散射的二维边界元方程;运用上述边界元方程,对刚性填充沟的远场隔振问题进行了详细的参数分析。结果表明:在饱和地基中设置填充沟能够对地面振动起到有效的隔振作用;增加填充沟的深度和剪切模量均能有效地提高其隔振效果;填充沟宽度对隔振效果影响较为复杂,而填充材料的泊松比对隔振效果则基本没有影响。

考虑剪应力作用的刚性挡土墙主动土压力分析

以墙后为无黏性填土的竖直刚性挡土墙作为研究对象,假定墙后土体中形成圆弧形土拱,考虑水平土层间的剪应力,修正了水平层分析法,从而得到平动模式下主动土压力分布、合力大小及其作用点位置的表达式。通过与模型试验结果和现有理论成果的对比分析,证明了修正方法的合理性。参数分析表明,水平土层间的平均剪应力受墙土摩擦角、填土内摩擦角等因素的影响,与主动土压力一样沿墙高为非线性分布。同时,考虑水平土层间剪应力作用得到的侧向主动土压力系数、主动土压力合力与不考虑剪应力作用的理论解答相同,但合力作用点位置高于库仑解,且低于不考虑剪应力作用的理论解答。

直流入地电流经交流电网分流计算模型的简化及算法分析

直流入地电流经交流电网分流的计算过程复杂,涉及到大范围地质分层结构。旨在简化计算模型,指出直流地电位分布与直流地电流分流的关系。首先分析了土层结构的Hummel法简化及其对地电位分布的影响;其次,研究了直流地电位分布规律及地电流分流特性;最后,讨论了直流通路等效电阻的构成,得出了直流地电位的计算方法。研究结果表明:当站点距离接地极较远时,土层简化可用于直流地电位计算;直流地电位在接地网附近小范围内会发生畸变,交流输电线的存在导致相连站点间的直流地电位差减小;接地极入地电流及复杂大地分层电阻可等效为电压源及电源内阻,在求解等效电压源电动势时,可利用贝塞尔函数的衰减余弦等价式取代无穷级数。

平移模式下挡墙非极限土压力计算方法

在考虑挡墙平动位移效应和内摩擦角折减系数的基础上,利用薄层斜条分法,提出墙后填土为无黏性土时挡墙非极限主动和被动土压力计算公式。为验证该方法的可行性,对平移模式下挡墙进行主动和被动土压力模型试验,并利用该方法对2个模型试验进行计算分析。试验及计算结果均表明:不同s/sc比值情况下,主动土压力随深度增加表现出先增大后减小的趋势,且在0.6H(H为挡土墙高度)位置与库仑土压力曲线出现交点;被动土压力沿深度非线性增大,但其值均小于库仑被动土压力值;主动土压力合力作用点位置均高于库仑土压力合力作用点,而被动土压力合力作用点位置均低于库伦土压力合力作用点,并且随着s/sc比值的提高差距越大。

曲线滑裂面下有限宽度填土主动土压力计算

开展了刚性挡墙平动变位模式情况下墙后有限宽度土体破坏试验。试验结果表明,在墙后填土宽度较小情况下,土体破坏面为通过墙踵及某一固定点的曲面,由此基于变分极限平衡法,导得滑裂面曲线的具体方程式为对数螺旋曲线。在此基础上,结合薄层单元法,得到了墙后有限宽度土体的主动土压力合力及土压力强度的分布。与室内观测结果及库仑土压力值的对比表明,该方法相比经典土压力方法更接近于实测值。分析了不同填土宽高比n下的主动土压力分布规律,结果表明,主动土压力随n增加而逐渐增加,但n达到0.55时趋于稳定,因此,该值可作为墙后土体有限宽度的界限值。

大地分层结构条件下架空线路系统导线—地回路阻抗的计算分析

架空线路系统导线—地回路阻抗是输电线路过电压防护和电磁兼容研究的重要参数。笔者将大地视为水平分层结构,运用复数镜像法,给出了大地水平分层时架空线路系统导线—地回路阻抗的计算方法,验证了该计算方法的正确性;结合中国特高压输电线路实例,计算分析了大地分层结构条件下架空线路系统导线—地回路阻抗的变化规律。结果表明:文中方法克服了Carson公式计算结果频率性能较差的缺点,具有更高的计算准确度;架空线路导线—地回路阻抗随频率和第1层土壤厚度的增加而增大且有饱和趋势,第1层土壤的电阻率对导线—地回路阻抗有明显影响。

多层水平土壤地表电位分布的仿真分析

直流输电入地电流可能在交流系统内分布,对变压器和电网安全运行造成一系列不良影响。地表电位(ESP)分布是直流分布的重要参数,为提高数值计算的精度,基于矩阵束方法提出了一种求解格林函数的高阶复镜像法。算例证明了接地标准软件CDEGS在求解奇异格林函数时存在缺陷,高阶复镜像法克服了过往方法的不足,可以精确求解任意参数多层水平土壤的格林函数,且更高的复镜像阶数虽然可以减少拟合误差,但对格林函数计算结果的偏差无明显影响。最后对比了双环直流接地极和点电流源关于ESP的差异,如果直流极离开变电站大于10倍直流极尺寸,则可以用点电流源代替具体的直流极来计算ESP。

半挖半填工况加筋土挡墙失稳机制试验研究与上限法分析

设计并制作半挖半填工况的绿色加筋格宾模型挡墙,通过在挡墙顶部施加分级均布荷载,测试挡墙在各级荷载作用下的变形、土压力和筋材拉应变,并进行数值模拟,探讨挡墙承载力的发展规律和失稳模式;基于塑性极限分析的上限法,建立半挖半填工况加筋土挡墙的极限承载力,安全系数和极限高度的计算方法。研究表明:在墙顶分级均布荷载作用下,半挖半填工况加筋土挡墙承载力的发展过程可分为初始压密、正常发展、屈服和破坏失稳4个阶段;挡墙墙顶竖向沉降呈三角形分布,挡墙沿填挖交界面发生滑移失稳;挡墙面墙变形、土压力和筋材拉应变分布规律受挡墙的失稳模式影响;所推导的半挖半填工况加筋土挡墙稳定性分析方法考虑台阶面筋材的作用,具有较高的精度。

基于CSA和薄层单元法主动土压力计算方法

土压力计算一直沿用经典朗肯和库仑土压力理论,所得土压力沿墙高呈三角形分布。而实际上认为挡土墙后土压力总是沿墙高呈三角形分布是不合理的,墙体位移量和形式不同,土压力分布将呈现不同的曲线形式,墙背与填土间的摩擦以及滑裂面的形状对土压力分布也有重要影响。假定挡土墙后土体潜在滑裂面由对数螺线滑动面和平面组合而成,根据挡土墙后土体薄层单元的平衡条件推导出粘性土层主动土压力的计算公式。通过在普通模拟退火算法中引入复合形法进行局部最优解搜索,得到了一种搜索性能更好的复合形模拟退火算法,并将其用于挡土墙后填土潜在最危险滑裂面搜索和相应的主动土压力计算,并给出了两个算例。其计算结果表明:与传统的朗肯和广义库仑土压力理论的计算结果相比,所提方法更符合实测结果。

挡墙后粘性土被动土压力的薄层微元法

基于水平层分析法的思想,采用薄层微元法,推导了考虑挡墙墙高、墙背倾角、填料面仰角、均布超载、填料重度、填料摩擦角、填料与墙背粘结力和摩擦角(外摩擦角)等条件下的粘性土被动土压力公式的解析解,采用图解法给出了临界破裂角的显式解答。并分析了这些因素对被动土压力临界破裂角、被动土压力强度分布、土压力合力大小和作用点位置的影响。结果表明,被动土压力强度沿墙高呈非线性分布;现行库伦和朗肯理论下的被动土压力公式均为被动土压力公式在相应简化假设条件下的一种特例。墙背倾角、填料面仰角、均布超载、填料粘聚力、内摩擦角、外摩擦角等对被动土压力大小和分布情况影响显著,填料重度对土压力合力作用点影响不大。

水平塑料排水带固结流态吹填土可行性研究

提出水平塑料排水带分层固结法加速流态吹填土的固结。基于Biot固结有限元理论,分析塑料排水带间距、吹填土和围堰土的渗透性对固结效果的影响。研究表明,吹填土的渗透性是影响沉降、孔隙水压力消散的主要因素,塑料排水带的间距和围堰土的渗透性为次要因素。工程实践表明,该方法固结时间短,施工方便,投资少,是一种有效处理流态吹填土固结问题的新方法。

不同夯筑方法的承重夯土墙体抗震性能试验

提出适用于生土结构房屋承重夯土墙体新的施工方法,对采用不同方法夯筑的承重夯土墙体的受力及抗震性能进行试验研究,设计了3个墙体试件,分别采用传统水平分层夯筑、错层夯筑和加销键夯筑。对试件施加竖向荷载和低周反复水平荷载,研究采用不同夯筑方法建造的夯土墙体在地震荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线的特征,以及墙体的水平承载力和变形能力等;对比分析不同夯筑方法对夯土墙体水平受力性能和变形性能的影响。研究结果表明,与传统夯筑方法相比,错层夯筑法使墙体的承载和变形能力都得到提高;加销键夯筑使墙体的变形能力得到提高。

二层土壤矩形基础接地电阻的计算

应用矩量法对二层土壤中矩形混凝土内水平网接地电阻进行计算 ,得出了数值计算方法 ,编制了通用计算程序。该程序运算速度快、精度高 。

考虑填料与土地基差异性的填方边坡稳定性上限分析

考虑到填方边坡中填方部分填料与地基土体力学特性存在差异性,表现出明显的"两层土结构"特征,基于上限法推导适用于填方边坡稳定性计算式,并通过与已有的研究成果进行对比分析。同时,分析土体黏聚力比、内摩擦角以及边坡坡度对填方边坡稳定性及其滑动面参数的影响。研究结果表明:本文计算式所得稳定性系数Ncr更小,验证了所推导的即计算式的可靠性;随着黏聚力比增大,滑动面出口角度β′、临界高度Hcr与比黏聚力比为1时的临界高度Hcr0之比(即Hcr/Hcr0)均呈非线性增大,β′最后稳定在边坡坡度;内摩擦角、边坡坡角对Hcr/Hcr0的影响与黏聚力比有关,即地基土与填方填料的差异性明显影响填方边坡稳定性及其滑动面形状;地基土强度提高可使地基所需加固深度降低。研究成果可为填方边坡填料选取、地基加固设计提供参考。

平动模式下考虑剪应力作用的刚性挡土墙主动土压力计算

以墙后为无黏性填土的刚性挡土墙为研究对象,假定破裂面为通过墙踵的平面,且墙后土体中形成圆弧形土拱,考虑滑动土楔内水平土层间的平均剪应力,修正水平层分析法,得到平动模式下主动土压力的表达式。通过与文献中模型试验结果和现有理论成果的对比分析证明了修正方法的合理性。参数分析表明,水平土层间的平均剪应力和主动土压力一样,沿墙高为非线性分布,主要受墙背倾角、墙土摩擦角、填土内摩擦角等因素的影响。对于墙背竖直或墙背较陡且比较粗糙的挡土墙,考虑水平土层间平均剪应力作用算得的主动土压力合力作用点位置高于库仑解且低于不考虑剪应力作用的理论解答,而对墙背较缓且比较光滑的挡土墙,情况则正好相反。而且,不论是否考虑水平土层间的平均剪应力,主动土压力合力作用点位置都会随墙背变缓而降低。

水平分层土壤中矩形混凝土任意形状复合接地网电阻的计算

对水平分层的多层土壤,先使用等效电阻率的方法,将水平多层土等效为二层土壤,然后对矩形混凝土内任意形状的复合接地网的接地电阻,提出2种处理方法,第1种方法是建立分界面上的积分方程,然后用矩量法离散,并用有限面积来代替二层土壤无限大分界面进行求解.第2种方法是用无穷多个镜像代替二层土壤的作用,将二层土壤中的基础接地问题化为均匀土壤中的基础接地问题进行求解.应用静电场和恒定电流场的相似性,论述了第1种方法的实现过程,包括积分方程的建立,矩量法离散,奇点的处理,以及离散后的代数方程式等.编制了能计算矩形混凝土内任意形状复合地网接地电阻的程序,用文献[1,2]的计算结果,检验了方法的正确性.

透水覆盖层上土石坝渗流量观测设计方案综合评价方法

介绍我国建造在透水覆盖层上土石坝渗流量观测的现状;提出考虑技术、经济、效果、运行以及对环境影响等因素的渗流量观测设计方案的综合评价方法;实例分析表明该方法考虑因素比较全面,处理得当,易于操作,结论合理。

黏性填土重力式路堤墙曲线破裂面主动土压力分析

挡土墙承受的主动土压力一直是土力学重要课题,但至今未见填黏土路堤墙曲线破裂面并计及填土开裂的土压力分析法。为此,借鉴已有旋轮线破裂面和直线破裂面计及开裂的两极限平衡层分法开展研究,以弥补这一缺陷。先在滑体土中取一微分薄层,通过单元土体静力平衡分析,导出任意墙背和填土面倾角、填土性质及墙土接触条件下土压力求解公式;然后研究墙顶填土开裂过程及深度算法,采用计算机编程求极值,进而建立曲线破裂面计及填土开裂的路堤墙主动土压力分析方法;分别对比不计填土开裂的旋轮线破裂面法和考虑开裂的改进层分法对各算例土压力分析结果,验证了本研究方法合理且优越;最后通过变填土黏性路堤墙实例分析,进一步验证了本研究方法的唯一合理性及适用范围,并提出目前工程中此类挡墙设计尚存问题及建议。