改进的分层总和法在黄土地区高填方地基沉降变形中的应用研究

黄土高填方沉降变形控制是工程建设的重点和难点。通过室内侧限压缩试验和加湿试验,总结了重塑黄土在自重应力和含水率变化下的变形特征。基于分层总和法的思想,引入了Gunary模型和割线模量法,将黄土高填方地基的沉降分为荷载引起的施工沉降和含水率变化引起的施工后沉降,并提出了黄土高填方地基沉降变形的计算方法。结合实际工程背景,预测了高填方工程的沉降变形。结果表明:黄土高填方沉降的主要来源是施工期荷载引起的沉降;随着填土高度的增加,工后沉降占总沉降的比例逐渐增大;在最优含水率条件下,当施工期压实度达到95%以上时即可完成土的排气固结,施工后期为土的排水固结;压实度的控制对高填方工程至关重要;该研究成果丰富了黄土高填方地基沉降变形的计算理论,为黄土高填方工后沉降和湿陷性沉降的研究提供了理论依据,并对黄土高填方工程的施工及工后沉降控制具有一定的参考价值。

完全匹配层在矩阵式波动方程SBP-SAT方法应用

数值离散方法和截断边界效果是地震动模拟实现的关键。基于分部求和(summation-by-parts,SBP)和一致逼近(simultaneous approximation term,SAT)的SBP-SAT方法具有较高的稳定性,这使得该方法具备了较高的应用前景和价值。此外,完全匹配层(perfect matching layer,PML)是一种应用广泛用于模拟截断边界的技术,但引入匹配层可能会破坏原始方程的稳定性,特别是在各向异性介质或曲线域模型中。首先基于数理推导,给出弹性波动方程系数矩阵的对称形式。在此基础上,引入多轴完全匹配层(multi-axis perfect matching layer,MPML),并建立相应的匹配层方程。通过本征值分析,我们可以判断阻尼函数对原方程特征根实部的走向和取值范围的影响。然后,我们采用SBP-SAT方法对矩阵对称形式匹配层方程进行离散,并在频域中采用能量法进行稳定性评估。通过对不同模型的数值仿真,表明所提出的离散框架具有整合度高、稳定性好和拓展性强等特点。此外,多轴匹配层可以与SBP-SAT方法结合,可以稳定地模拟曲线域中的波传播。

上部基坑开挖与内部堆载情况下盾构隧道位移的计算方法

地下结构上方大面积基坑开挖导致地下结构上浮,准确预测上浮变形是合理评估基坑开挖影响的前提条件。本文以既有地铁盾构隧道上方大面积基坑开挖为背景,基于基坑开挖附加荷载分布规律及分层总和法,将盾构隧道受基坑开挖与内部堆载情况下的响应位移分为整体上浮位移、相对上浮位移、堆载再压缩位移及特殊地质附加位移等四个部分,分别提出了隧道上浮位移的理论计算方法。为验证该计算方法,将其应用于南宁某工程的隧道上浮位移估算。计算结果与实测上浮位移的比较表明:大面积开挖导致的地层总体上浮占隧道上浮量的比例最大,而隧道内部堆载措施量在浅层开挖时限制隧道上浮的效果显著;理论计算方法更适用于预测施工完成时稳定阶段的盾构隧道上浮位移,计算结果与工程实测数据较为吻合,误差不超过10%,可为类似工程的设计及施工提供参考。

不同群桩沉降计算方法在崇明岛水闸工程中的应用分析

分别根据设计规范中主要推荐的等代墩基法、依据Mindlin解的Geddes法及等效作用分层总和法计算上海崇明老滧港南闸的群桩沉降,并与实测成果对比分析,结合各计算方法的特点,验证了各方法在本地区的适用性,最终证明等效作用分层总和法的计算成果与实测结果最为接近,但各方法的沉降计算成果都比实测值偏大。

柔性桩荷载传递机理研究

运用弹性半空间无限体的明德林解答和浅基础中的分层总和法，桩土间滑动采用刚塑性模型，分析了柔性桩的荷载传递规律，提出了柔性极有效长度的概念．计算结果经与实测资料对比，证明是正确的．

路堤沉降分析的修正分层总和法研究

近几年公路工程发展迅速,在修筑高等级公路时为了保证道路行驶的平稳性和通畅性,出现了很多填土路堤,由于以前该类工程较少,对路堤沉降特性的研究也较少。采用传统的分层总和法计算得到路堤沉降最大位置位于路堤表面,这与实测结果不符;对此法进行改进,在考虑路堤填土分层填筑时间先后顺序特性的基础上,分别推导出了适用于刚性地基和柔性地基的改进分层总和法计算公式。针对一算例,分别采用此改进方法与数值计算方法进行了计算,结果基本一致。表明在评价路堤沉降时,改进分层总和法可作为一种方便快捷的经验方法。

地基非线性沉降计算的原状土割线模量法

地基的沉降计算如何较准确而又简便是工程实践中一直未很好解决的问题。为较好解决地基沉降计算这一重要难题,提出一种原状土割线模量法,就是利用原状土的压板试验曲线,假定压板试验曲线符合双曲线方程,利用Bussinesq解,建立不同荷载水平下土体的等效割线模量。对于实际基础,则根据土体不同深度的应力水平,从压板试验曲线确定原状土的割线模量,然后用于分层总和法进行地基非线性沉降计算,通过试验曲线的验证和实际工程的应用,证明该方法效果较好,可较准确计算地基的沉降。

基于e–p曲线的软土地基非线性沉降的实用计算方法

软土地基侧向变形引起的沉降不可忽略。目前中国地基规范对软土地基的沉降主要是采用侧限压缩试验曲线进行一维压缩沉降计算,然后对该计算结果乘以一个经验修正系数来反映软土侧向变形等所产生的沉降,经验系数为1.1~1.7,变化大,缺乏量化取用方法。因此,侧向变形引起的沉降尚缺乏有效可靠的实用计算方法。基于e–p曲线和Duncan-Chang本构模型的概念提出了用e–p曲线求取软土的非线性切线模量Et的方法,然后把地基的沉降分解为有侧限的压缩沉降和侧向变形产生的沉降两部分。有侧限的压缩沉降采用传统的e–p曲线分层总和法计算,侧向变形的沉降用非线性切线模量Et进行分层总和法求得。模型简单、参数易获得,由此而建立了一个较简便实用的软土地基非线性沉降计算方法。并通过一个工程案例与实测结果、规范方法计算结果和有限元数值分析结果进行比较,说明方法的可行性。

多支盘钻孔灌注桩基础沉降计算理论与方法

根据多支盘钻孔灌注桩的受力机理 ,应用分层总和法计算沉降的概念 ,提出了一种多支盘钻孔灌注桩基础沉降计算理论与方法 ,编制了相应的计算软件 。

条形基础下地基非线性沉降的改进计算方法

针对地基土体孔隙压缩性导致其变形力学参数变化的特征,对条形基础下地基的非线性沉降计算方法进行改进。首先,通过深入探讨附加应力和应力历史对地基土体模量影响的力学机制,分别建立地基土体变形力学参数随附加应力和应力历史变化的分析模型;然后,利用地基沉降计算的传统分层总和法,考虑地基沉降计算的非线性特征,并引入分级加载的思想,提出条形基础非线性沉降的新型计算方法,该方法不仅反映地基土体变形力学参数随附加荷载变化的特征,也反映地基土体由于初始应力水平或应力历史不同而引起的土体模量不同对地基沉降计算的影响,而且可有效地避免地基沉降计算中压缩试验曲线的使用;最后,通过工程实例计算与分析,并与实测沉降值和其他方法计算结果进行比较,表明方法的合理性与可行性。

群桩沉降计算理论分析

基于Geddes应力解,并根据叠加原理计算群桩内任意点处的三向应力,采用基于Duncen-Chang本构模型的修正分层总和法计算群桩内任意点处的沉降量,最后,根据基点法和群桩基础荷载、变形协调关系建立方程,从而,最终获得群桩的沉降计算。该理论较常规弹性理论方法计算群桩沉降有较大的改进,具体体现在以下几个方面:(1)考虑了群桩中地基土的三向应力分布对群桩沉降计算的影响;(2)考虑了土体本构模型(Duncen-Chang弹性非线性本构模型),因而,能计及土体非线性特性对群桩沉降的影响;(3)采用修正分层总和法理论,能考虑土体成层分布特性以及恻向变形对单桩沉降计算的影响。

真空-堆载联合预压的地基沉降简化计算方法

研究了负压作用下的地基沉降简化计算方法,负压作用下的地基沉降计算应考虑其受力特点的影响,实际工程观测表明,现有规范对真空预压地基的沉降估算修正系数过大。通过理论推导,建立了真空预压及真空-堆载联合预压作用下地基沉降修正系数公式。分析结果表明,一般真空预压工程修正系数ms取值范围可在0.55～1.20之间,真空-堆载联合预压的分层总和法计算修正系数可取0.70～1.30。

散体材料桩复合地基沉降计算的分层总和法探讨

在深入研究散体材料桩复合地基沉降变形机理基础上,考虑到散体材料桩复合地基由于受载或变形引起桩土孔隙率变化导致桩土变形力学参数变化的特点,建立出散体材料桩复合地基桩土变形模量和泊松比与变形的关系模型。然后,基于散体材料桩复合地基沉降计算的非线性特征,引进传统分层总和法和分级加载的思想,提出了刚性基础下散体材料桩复合地基沉降计算新方法。该方法避免了复合地基桩土压缩曲线和经验修正系数的使用,也考虑了散体材料桩复合地基桩土相互作用的影响,完善了散体材料桩复合地基沉降计算的理论与方法。最后,通过工程实例计算与分析,并与其它方法进行比较,表明了本文方法的合理性与可行性。

地铁降水施工地表沉降分析及应用

城市地铁车站降水施工对周边环境及既有结构安全稳定性影响是城镇地下交通工程广泛关注的研究问题之一。基于分层总和法分别给出了在表层孔隙性潜水,或在承压含水层中降水施工引起周边土层沉降规律分析公式。以某地铁车站工程为背景,就车站降水施工引起周边地表沉降规律进行了应用研究;利用分析结果对影响区内的重要结构工程的安全稳定性进行了评价研究。实例分析表明,不同含水层的降水对地表沉降影响不同;在距基坑较近范围内,潜水含水层降水对既有建筑结构基础沉降影响较大。在该工程施工中,应更加注重潜水含水层降水施工对临近建筑结构的影响观测与监控。所给公式简单方便,可用于设计期间进行降水施工对周边环境及既有结构影响的简单估算。

深层搅拌桩复合地基沉降计算理论研究

为了寻求深层搅拌桩复合地基沉降计算的简便方法,根据已有的研究成果,进行了桩与桩周土间摩檫力分布规律的假设和简化,运用单位元法推导了深层搅拌桩复合地基沉降计算公式和设计用曲线,同时采用轴对称有限元法,对一实际工程的实测成果进行了分析。计算结果表明:文中理论计算的各级荷载下的沉降量值介于分层总和法与有限元法计算值之间,但文中方法比有限元计算法简单,比分层总和法更合理。

单桩沉降计算理论研究

以Geddes应力解为基础,考虑土体的三向应力分布,并根据土的Duncan-Chang本构模型和基础沉降计算的修正分层总和法,建议了单桩沉降计算新理论。该理论与以往基于Geddes应力解计算单桩沉降方法相比,作了如下改进:(1) 考虑了地基土的三向应力分布对单桩沉降计算的影响;(2) 考虑了土本构模型(Duncan-Chang模型),因而能计及土体非线性特性对单桩沉降计算的影响;(3) 采用修正分层总和法理论,能考虑土体成层分布特性以及侧向变形对单桩沉降计算的影响。因而该单桩沉降计算方法在理论上更趋完善,而且计算量适中,适合工程应用。

考虑路堤分层填筑的沉降修正计算方法

针对路堤分层填筑荷载作用下地基中附加应力计算的不足之处,结合数值计算得到路堤应力的分布特征,提出了考虑应力在路堤内扩散的附加应力计算方法,并以彭湖高速公路软基沉降观测资料为基础,在传统分层总和法计算的基础上引入了分级填筑思想,结合室内试验得到的压缩曲线方程和实测沉降曲线特征,提出了改进的分层总和计算方法。该方法应用于工程实践,其计算结果与实测数据较为吻合,表明该方法可行。

考虑模量变化与三维应力影响的地基沉降分析方法

鉴于三维应力作用下土变形模量变化的根本原因在于体积变化,首先视地基土是由孔隙与土颗粒骨架组成的两相介质,将地基土单元抽象为空心球壳单元,利用Walsh公式及体积应力作用下的球壳位移计算公式,导出了地基土变形模量、土颗粒骨架变形模量与地基土孔隙率之间的关系模型,在此基础上,考虑地基土变形模量变化的非线性特征,引进分级加载思想,建立了增量体积应力作用的地基土变形模量变化的递推关系模型,然后,考虑三维应力影响,联合引进分层总和与分级加载的思想,利用前述地基土增量体积应力作用的地基土变形模量变化的递推关系模型,建立了新的地基沉降分析方法.该方法不仅能反映三维应力及变形模量变化对地基沉降分析的影响,还能有效避免地基土压缩试验曲线或地基静载试验曲线的使用.通过工程实例计算,并与现有同类分析方法进行比较分析,表明了本文模型与方法的合理性与优越性.

基于弹塑性理论的修正分层总和法

建议了土体的非线性弹性-塑性本构方程,其中弹性矩阵采用Duncen-Chang本构模型,塑性部分则采用修正剑桥模型;提出了基于弹塑性理论的修正分层总和法新理论;该理论既有常规分层总和法简单,便于理解运用的优点,又能考虑土体的弹性非线性以及塑性变形特性,同时还能考虑土体三向应力对其变形的影响。为基础变形计算提供了一种较为理想的算法。

基于变形模量的地基沉降的计算方法

通过探讨地基土自重应力对地基土体变形模量影响,采用原始积分法计算地基土的附加应力,将自重应力作用后的变形模量用于地基土附加应力作用时的沉降计算中,提出了利用分层总和法计算地基沉降的简化计算方法.通过工程实例的计算与分析,并与实测结果及其它方法计算结果进行比较,证明该方法简单可行,可准确计算地基沉降.