考虑履刺形状的履带板土壤推力研究

考虑土壤水的质量分数和剪切速率推导履带板土壤推力.将履带板土壤推力分为作用于履带板底部的力、履刺底部的力、垂直于履刺剪切面上的力和作用于履带板两端的力,并分别进行了推导.创新性地考虑了履刺拔模角度和八字角度对履带板土壤推力的影响,最终得到新的履带板土壤推力公式.进行了实际履带板牵引试验,将试验结果与Bekker推力公式和Reece推力公式进行了对比,对新推力公式进行了验证.

单排微型桩加固碎石土滑坡物理模型试验

微型桩因其自身优势被广泛使用,但有关其抗滑机理的理论研究相对较少。首先对模型桩的力学特性进了标定试验,获得其弹塑性工作阶段的弹性模量,分别为0.69×104MPa和0.04×104MPa;再通过不同桩间距下单排微型桩加固碎石土滑坡室内模型试验,研究微型桩抗滑机理。试验结果表明:不同桩间距下单排微型桩桩后土压力主要集中在滑面以上1/3桩身范围内;桩间距较小,土拱效应越明显,微型桩抗滑失效的最大临界弯矩越大,微型桩能承受的滑坡推力越大,抗滑效果越好。

盾构施工过程中的土体变形研究

基于盾构施工过程,利用弹性力学Mindlin解,通过坐标变换经积分推导刀盘与土体之间摩擦力所引起的地面变形计算公式,并得到盾构施工引起的总地面变形计算公式。结合杭州地铁一号线工程中具有代表性的粉砂土层,分析盾构与土体的复杂相互作用,并对盾构与土体相互作用引起的土体变形特征进行计算。通过计算发现,盾构施工中盾壳摩擦和正面推力是盾构推力设置的主要因素,而刀盘与土体摩擦是刀盘扭矩设置的主要因素,盾构前方土体隆起主要由盾壳摩擦引起,刀盘摩擦作用主要引起地表沉降的非对称分布,地表沉降主要由盾尾空隙产生。通过实例计算并与实测结果对比发现,使用盾构变形计算公式适用范围在盾构机头前后±2L距离处,对指导实际盾构施工具有重要意义。

洞庭湖大桥锚碇基础土围堰饱和-非饱和稳定性分析

汛期锚碇基础土围堰的稳定性值得深入研究。首先,基于非饱和土渗流及抗剪强度理论,推导了考虑渗流力的改进Janbu法;其次,通过土工试验及Fredlund方法,获得了土体的物理力学参数、SWCC曲线及非饱和渗透系数曲线;然后,对洪水保持过程中土围堰的稳定性进行了理论与数值分析。计算表明:洪水保持期间,浸润线未达到稳定状态,且未形成稳态渗流;洪水位和初始水位下围堰稳定性较好,水位剧降情况下围堰稳定性最差,即洪水消退过程中水位剧降是最不利工况;围堰临水侧边坡稳定系数均大于背水侧,且均随洪水浸润时间的增长而减小,临水侧边坡稳定性受浸润时间的影响比背水侧大,但短期内浸润时间的影响可忽略。

顶管施工引起的土体垂直变形计算方法研究

对前人工作进行总结,将3个已有的经验公式合并成一个通用经验公式,该公式可以计算由土体损失引起的土体中任一点沉降。假定土体不排水,利用弹性力学的Mindlin解推导了顶管正面附加推力、掘进机和后续管道与土体之间的摩擦力引起的土体垂直变形计算公式。结合土体损失引起的土体变形计算公式,得到顶管施工引起的总的土体垂直变形计算公式,该方法适用于施工阶段。算例分析表明,正面附加推力引起开挖面前方地面隆起,后方地面沉降,以开挖面正上方为轴线呈反对称分布,在正常施工时产生的地面变形较小;掘进机和后续管道与土体之间的摩擦力引起的地面变形分布规律与正面附加推力相似,轴线分别位于掘进机中间部位和后续管道中间部位的正上方。

顶管矩形工作井复合式后背墙反力分布研究

顶管工作井在顶进施工过程中受力复杂,主要表现在:确定千斤顶推力在内部结构、围护结构和后背墙外侧土体之间的作用力是如何传递,土体变形对墙背土体抗力发挥的影响以及其对结构内力计算分析的影响。对现有顶管工作井计算方法进行归纳基础上,通过对工程算例建立数值计算模型,求证了后背墙各部分反力在宽度和深度方向上的分布规律,为探求一种合理简化更加接近实际的顶管复合式后背墙结构计算方法提供参照。

边坡稳定分析中关于不平衡推力法的讨论

不平衡推力法在我国工业与民用建筑及铁道部门广为应用,当边坡滑面为圆弧时,不平衡推力法的精度与严格条分法相当。然而,由于不平衡推力法假设条间合力的方向与相邻土条底面平行,从而导致在某些工况下(非圆弧滑面),安全系数的误差大到百分之几十甚至更大,这显然会给工程带来安全隐患。鉴于上述原因,以非圆弧滑面为研究对象,较为全面地分析了不平衡推力法在各种工况下(共200多个算例)可能引起的误差,得出误差最小的几种工况,并建议对于非圆弧滑面最好不要单独使用不平衡推力法,而应采取多种方法进行综合分析。

黄土滑坡微型桩抗滑作用现场试验与数值模拟

通过现场大型模拟试验和数值(FLAC3D)模拟,研究了黄土滑坡中微型桩滑坡推力及桩后土体抗力分布规律。综合试验结果及数值分析认为:滑坡推力在微型桩上的分布形式可近似认为为三角形,推力在滑面处达到最大值;滑坡推力在五排桩上的分配系数为:0.279,0.195,0.189,0.161,0.176;桩后土体抗力与滑坡推力变化趋势相对应,在滑面附近达到最大值;根据实测值绘出微型桩P-y曲线,并拟合出相应公式,其成果可为微型桩变形破坏机理分析提供基础资料,为微型桩设计提供参考。

论土骨架与渗透力

指出了土骨架的定义、成分即所占据的空间;认为土力学就是研究土骨架的力学性质及其影响因素的学科。用大量的例子,形象地说明土骨架的溃散所造成的严重后果。从土的颗粒出发解释了土中水的渗透力的机理,推导了渗透力的计算公式。特别指出,通常所谓的"渗透力就是渗透水流对于土骨架的拖曳力"的说法是不全面的。

双排桩多层土拱效应分析及计算理论

为了解决滑坡推力在双排桩上的分配及前排桩桩土土抗力确定等问题,从双排桩的多层土拱效应入手,分析了2种类型的土拱(端承拱、摩擦拱)在拱脚处的力学特性,推导出2种类型的土拱所能承载的极限承载力,然后对滑坡推力在前排桩的分配、桩前土抗力、前后排桩间距等问题进行研究分析,得到如下结论:当双排桩能够完全抵挡滑坡推力时,桩前土抗力几乎不存在,后排桩承担的滑坡推力大于前排桩承载的滑坡推力;当双排桩不能够完全抵挡滑坡推力,桩前土体存在抗力,前、后排桩承载的滑坡推力相同;且前、后排桩间距不应小于前排桩端承拱的矢高加半个拱厚.最后通过算例对得出的结论进行了验证.

抗滑桩滑坡推力和桩前滑体抗力分布规律的研究

根据我国一些抗滑桩模型试验和现场试桩实测试验资料分析结果,针对滑坡体岩土体性质不同,提出和推导了相应的滑坡推力和土体抗力分布函数,并列成图表,便于应用时查取。一般说来,与目前国内外习惯采用的分布图式相比,滑坡推力合力作用点均有所降低,而土体抗力作用点均有所提高,更符合抗滑桩实际受力状况。实例分析比较表明,选择适当的分布函数,将使抗滑桩设计更为经济合理,从而提高滑坡治理设计水平。 实例分析比较表明,选择适当的分布函数,将使抗滑桩设计更为经济合理,从而提高滑坡治理设计水平。

斜坡积土双排抗滑桩受力特性及优化设计研究

采用有限元ABAQUS软件对双排抗滑桩进行数值仿真计算,以研究斜坡积土滑坡双排抗滑桩的受力特性,并针对不同滑坡推力、不同桩排距前后桩的受力情况进行重点研究,用以为双排抗滑桩的优化设计提供理论支撑。研究表明随着滑坡推力的增大,前后排桩的最大弯矩及最大剪力均呈近似线性增大,且后排桩的增长速率更大,所承担的推力分配也更大。桩排距的增大在后排桩的弯矩及前排桩的剪力更为敏感,且桩排距增大到一定程度土拱效应消失,双排桩即弱化为单排桩。该研究结论应用于湖南龙永高速公路某滑坡,取得了良好的应用效果。

预应力锚索抗滑桩力学计算模型的探讨

通过分析现有预应力锚索抗滑桩力学计算模型的特点,找出存在的问题,提出了改进的滑坡推力和桩前土体抗力的分布图形,分析了预应力锚索在锚索桩中的工作机理和预加固作用及其在力学建模中的考虑方法,提出了锚索桩改进的建模方法并通过工程实例对改进方法和原有方法进行比较,论证了改进方法的合理性。

基于位移控制的双排桩桩后滑坡推力计算方法

工程实践中,普遍以极限状态下的传递系数超载法获取单排桩桩后滑坡推力后再人为分配双排桩桩后滑坡推力,这与实际处于非极限状态的前后排桩的受力情况不符。从桩土变形协调出发,考虑位移与土拱效应之间的相关关系,结合莫尔圆坐标平移法和斜微分单元法,建立了基于竖向土拱理论和水平土拱理论的非极限状态下双排桩桩后滑坡推力的计算方法。与室内离心模型试验结果相比,前排桩桩后土体位移7,21 mm对应的前排桩桩后滑坡推力理论值与实测值基本相等,而后排桩桩后滑坡推力理论值与实测值误差为1.08%,6.42%,一定程度上说明了本方法的合理性和适用性。计算方法可以为任意桩后土体位移下双排抗滑桩桩后滑坡推力的计算和设计提供理论依据。

阻滑桩加固土坡稳定性分析与桩基的简化设计

基于极限分析上限定理与土的抗剪强度折减系数概念,建立了土坡稳定的极限平衡状态方程,以此确定土坡稳定的安全系数及相应的潜在破坏模式。通过针对典型算例所进行的对比计算与分析,验证了该方法的可靠性。进而针对潜在失稳土坡,建立了阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧有效土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定了极限平衡状态时的临界桩侧有效土压力,以此进行土坡预加固中阻滑桩的简化设计。最后,根据最大、最小值原则,探讨了阻滑桩的最优桩位问题,并通过变动参数比较计算对影响加固力的有关因素进行了分析。

下穿砂土地层掌子面盾构推力大小的极限分析

研究目的:确定掌子面推力大小是保障周边土体稳定的重要前提,在下穿既有隧道工程中更为关键。基于极限平衡法和筒仓理论,考虑既有隧道的荷载作用,推导砂土地层中下穿既有隧道工况下掌子面盾构推力计算公式,通过数值模拟和实际工程验证公式的正确性。在此基础上讨论考虑既有线和不考虑既有线两种计算方式的适用性,最后分析土体内摩擦角、两线距离及覆土厚度等参数对掌子面极限推力的影响。研究结论:(1)筒仓理论适用于下穿既有线工程掌子面极限推力计算,推导所得公式计算结果更精确;(2)砂土地层中盾构下穿既有隧道时,掌子面盾构极限推力随着与既有隧道间距、覆土厚度增加而增大,随着土体内摩擦角增大而减小;(3)本研究成果为新建隧道盾构安全下穿既有隧道工程提供理论参考。

分层土中盾构隧道掌子面极限推力研究

在盾构隧道开挖过程中,掌子面受力十分复杂,盾构机对掌子面的推力对维持掌子面前方土体的稳定起着关键性作用,为此,基于筒仓理论和极限平衡法,改进传统楔形体模型,考虑盾构隧道掌子面处土体分层对掌子面极限推力的影响,建立折线型滑动模型,推导掌子面极限推力的计算公式。依据实际工程建立相应的数值模拟模型,并对计算公式中各参数敏感性进行分析。研究结果表明:考虑掌子面土体分层时极限推力的数值模拟解与由本文所得公式计算的理论解误差很小,验证了本文所述模型和计算方法的可靠性与准确性;掌子面极限推力随隧道埋深和直径增加而增大;分层土中引起极限推力变化的主要土体是上层软弱土;盾构直径越大,土体黏聚力和内摩擦角对极限推力的影响越大,且内摩擦角对极限推力的影响更显著;当盾构直径较小时,土体黏聚力和内摩擦角对极限推力的影响较小。

H型抗滑桩加固膨胀土滑坡的有限元分析及优化设计

基于西南山区某膨胀土滑坡整治工程，采用非线性有限元方法，分析了全埋式H型抗滑桩加固膨胀土边坡的有效性及其与膨胀土边坡相互作用时的受力特性，并提出了优化设计方案。研究结果表明：全埋式H型抗滑桩能有效遏制膨胀土滑坡的塑性区发展及边坡的滑移；桩排距不应小于4．0m，桩列距取4．5～5．0m为宜。

滑坡治理中抗滑桩设计推力计算探讨

滑坡推力是滑坡治理设计的重要依据。通过建立剩余推力法计算滑坡推力的力学模型,给出了在不同荷载作用下的滑坡剩余推力表达式;同时,深入探讨了抗滑桩设计推力的计算方法,该方法可用于指导抗滑桩的设计及应用。

顶管施工引起地表竖向变形分析

顶管法在各个城市的地下管线施工中广泛运用,尤其在已建道路下的管线施工中具有优势。顶管穿越路基施工引起管道周围土体变形易对路面造成变形破坏。结合实际工程,分析计算顶管施工正面附加推力、设备与周围土体的摩擦力对地表垂直变形的影响,结合土体损失引起的竖向变形,计算顶管施工引起总的周边地表竖向变形。计算结果与实际监测结果吻合,顶管施工引起周边地表竖向变形呈现前方隆起后方沉降的变化规律。