K_(0)试验确定土的卸载回弹参数辨析

基于固结压缩仪和三轴仪进行K_(0)试验测得的数据,本文假设土在卸载回弹过程中表现为非线性弹性,对卸载过程中土的静止侧压力系数与超固结比关系提出了一个适用性良好的拟合函数,并由此推导出土的卸载回弹静止侧压力系数和泊松比算式,两者都会随着竖向应力的减小或超固结比的增大而增大;还推导出土的卸载回弹模量和变形模量的算式,它们都会随着竖向应力的减小和土的回弹指数的增加而减小,其中土的回弹变形模量的降低幅度因受回弹泊松比的影响而更为显著。本文对基坑开挖等卸载条件下地基土应力和变形计算的参数选取具有实用参考价值。

深覆土梯形拱明洞静力特性及卸荷效果

为研究深覆土条件下梯形拱结构–填土相互作用对周围土压力的影响机制和卸荷机理,明确梯形拱明洞相较于传统矩形明洞的优势,采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法,对深覆土梯形拱明洞静力特性及卸荷效果进行分析。结果表明:无减载时,梯形拱明洞两侧回填土沉降大于上方回填土沉降,两侧回填土土压力向明洞上方转移,土压力随着填土高度的增大而增大,基本呈线性变化趋势;减载时,明洞上方回填土沉降大于两侧回填土沉降,回填土内部产生土拱效应,明洞上方回填土土压力向两侧转移,铺设减载层不会改变深覆土明洞结构受力分布,但会极大地减小其内力及变形,并提高结构安全系数;减载后,梯形拱明洞的最大轴力、最大正弯矩和最大负弯矩分别减少17.5%、34.1%、29.9%,最大变形减小32.9%。矩形和梯形两种截面形式下明洞的最大轴力均出现在中隔墙底部,最大正弯矩、最小安全系数和最大变形均出现在顶板中央位置;铺设减载层后两种截面形式拱明洞最小安全系数分别增大42.6%和100.0%,梯形拱明洞安全系数提高的比例更大,效果更显著。该研究可为深覆土梯形拱明洞结构的设计和施工提供理论指导和技术支持。

活动门试验中土压力盒标定方法

为确保活动门试验结果的准确性,根据试验填土深度的不同,对一批相同型号的电阻式土压力盒进行了垂直方向上的分级加载和卸载标定,并考虑标定装置内壁摩擦力影响,修正了作用在土压力盒上的有效加载和卸载应力。通过对加卸载过程进行离散元模拟,证明有效加载和卸应力修正方法较为合理。标定试验结果表明,加载过程中微应变量-有效应力曲线呈线性变化,可使用线性函数拟合;卸载过程中微应变量-有效应力曲线存在明显的滞后现象,且滞后程度随有效加载应力的增大而增大,可使用单指数曲线拟合。标定土压力盒后,开展了填土试验,结果表明土压力盒不宜在压力过小或填土深度过小时使用。

砾粒土卸载-再加载力学特性大型平面应变试验研究

针对水利和交通工程中平面应变类工程重复加卸荷问题,利用压力室平面应变改造后的西安理工大学大型土工真三轴仪在不同围压条件下对两种砾粒土进行固结排水平面应变卸载-再加载试验,研究了砾粒土在平面应变状态下的应力-应变关系和卸载回弹应变和卸载-再加载回弹坡度等力学特性。结果表明:砾粒土的颗粒圆度、孔隙比、母岩强度和围压均会影响剪切峰值应力及剪胀特性,颗粒圆度好、孔隙比小的砾粒土峰值应力较低且更易表现出剪胀特性,母岩强度低会促进应变软化并降低峰值应力,围压增大可抑制剪胀并使峰值应力增大;体积应变和广义剪应变卸载回弹量与应力水平和围压有关;回弹坡度随应力水平增大先增后减,密实度较大时回弹坡度较大;卸载-再加载过程中出现主应力轴旋转现象,零应变方向的应力并非一直为中主应力;回弹坡度显著大于初始切线坡度,回弹坡度与初始切线坡度之比随围压增大快速减小。

卸荷条件下结构性软黏土三维力学特性研究

软黏土一般具有结构性,结构性是土体变形特性的重要影响因素。以天津滨海软黏土为原料土,通过掺入少量不同含量的水泥人工制备出土质近似均匀、结构性有所不同的结构性软黏土,采用GCTS真三轴试验仪探讨基坑开挖条件下结构性土体的三维力学特性。结果表明:侧向卸荷条件下土体应变与卸荷速率、土体本身结构性、固结围压皆有关系;当土体结构性与卸荷速率相同时,围压越小的试样应变增长的速率越快,破坏时应变量越大;在土体结构性与围压相同时,随着卸荷速率的增大,破坏应变以及破坏时的应力大小都增大;当大主应变ε1小于破坏应变,土样的结构性未发生破坏时,ε1-ε3关系曲线斜率增长速率较慢,当大主应变ε1达到破坏峰值后,小主应变ε3方向膨胀速率加快,直至试样破坏;在同一围压下,土体初始卸荷切线模量随卸荷速率的增大而减小,土体卸荷破坏强度随卸荷速率的增大而增大。在此基础上,对应力-应变关系进行分析,建立并验证了考虑卸荷速率和土样结构强度影响的卸荷破坏强度预测公式。

不同工况下地下连续墙内支撑支护结构的土压力

目前在基坑支护设计时,土压力仍按朗肯理论进行计算,而现有的弹性抗力法模型的计算结果并未将基坑开挖的实际工况纳入考虑范围。通过理论分析,考虑基坑开挖卸荷应力路径,推导出地下连续墙内支撑支护结构土压力与位移之间的关系式;通过荷载增量法,计算出每种工况下挡墙的内力和位移表达式,采用Fortran语言编写了TPX程序,计算出了不同工况下支护结构的土压力及位移;以武汉绿地中心深基坑工程为例,采用Midas GTS软件对不同工况下支护结构的内力、位移和土压力进行了数值模拟分析。支护结构土压力和位移的理论计算值和数值模拟分析结果与实测值的对比结果表明其吻合较好,说明本文理论计算方法可行、实用。研究成果可为基坑工程的设计及施工提供一定的科学指导和理论依据。

随机应力循环加卸载三轴试验土的变形稳定状态初探

为研究土在随机应力幅值循环加卸载条件下的应力-应变关系,基于土样全表面变形数字图像测量系统,以福建标准砂和硅微粉为研究对象进行一系列三轴试验。据此分析土样在不同随机应力循环加卸载过程的应力-应变行为,判断其是否达到变形稳定状态,同时与等应力幅值循环加卸载和阶梯应力幅值循环加卸载试验进行对比。结果表明:无论是恒定应力幅值、阶梯应力幅值还是随机应力幅值加卸载循环,当循环次数超过一定次数后,土样逐渐趋于变形稳定状态,且变形稳定状态对应的循环次数值不同;土在受到超过历史最大应力幅值时,应力-应变关系会回到初次单调加载的应力-应变曲线;在最大应力值小于破坏应力的条件下,应力加卸载时间过程幅值的随机特征,如幅值大小和分布对土的应力-应变行为,包括变形稳定状态没有影响。

合雷泵站软土体改良设计下三轴卸荷蠕变试验研究

为研究合雷泵站工程场地软土体改良设计下蠕变力学特征,设计了三轴围压卸荷蠕变试验,并对改良设计参数、土体含水率影响蠕变力学效应展开分析。研究表明:控制改良剂掺量,有助于迟缓加速蠕变出现时间节点,同时也可控制蠕变应变水平。开展保压恢复试验,不仅可迟滞改良土加速蠕变出现,同时也可延缓围压卸荷期;保压恢复时间愈长,试样的蠕变应变水平愈低。当改良土试样含水率愈高,试样会提前出现加速蠕变,围压卸荷初期的减速蠕变持续时长愈大,稳态蠕变速率也愈高。论文对相关工程软土体的改良设计以及围压卸荷蠕变力学试验研究具有一定参考价值。

路基改良土循环加/卸载试验能量演化研究

通过循环加/卸载试验,分析公路路基改良土受载时的各能量参数转化规律。结果表明:不同围压下路基改良土的能量转化近似,都呈现峰前能量聚集,破坏能量耗散,峰后残余强度能量重新积聚,但效率和总量低于峰前;围压对峰前路基改良土能量参数影响较小,但少量提升了残余强度时能量聚集的作用;峰前能耗比K随轴向应变的增加而缓慢减小,当土体强度失效时,能耗比K产生突变;能耗比K突变点与应力-时间曲线拐点相对应,说明能耗比可以作为路基改良土三轴应力状态下循环加/卸载作用时的强度失效特征,也可以从能量的角度解释路基改良土的演化破坏规律。

抗拔桩在大面积深开挖过程中的受力特性分析

由大面积大深度基坑开挖引起的土体卸荷回弹会对坑底桩基产生不利影响,这一影响对抗拔桩尤为突出。针对上海世博地下变电站的抗拔桩设计,采用基于非线性有限元的数值方法对抗拔桩在大面积深开挖过程中的受力特性进行了研究。首先通过对抗拔桩地面单桩静载荷试验结果的反分析确定土层本构参数,然后对抗拔桩在开挖过程和正常使用状态下的受力特性进行了数值分析。分析结果表明,基坑开挖引起的桩身轴力对抗拔桩的负面影响较轴心受压桩更为明显,在抗拔桩设计中应充分考虑开挖引起的预拉力,且扩底抗拔桩受到的预拉力大于等截面桩。正常使用状态下桩身轴力是土体回弹隆起引起的轴力和桩顶上拔的引起的轴力的叠加,应以此对桩身的钢筋配置进行校核。

排水条件下卸荷土体变形特性的真三轴试验研究

在真三轴仪上模拟基坑开挖周边土体的应力路径,进行了排水与不排水两种卸荷试验,通过对试验结果的对比分析可知,土体在不同排水条件下应力-应变关系有着显著的差异,说明排水条件对土体的变形性状有一定的影响。进一步研究了排水条件下卸荷土体广义剪应力与广义剪应变的关系,证明土体广义剪应力与广义剪应变关系曲线呈明显的非线性,并根据土体实际应力路径定义了中主应力系数,推导出了土体卸荷剪切模量计算公式。

切方边坡悬臂桩桩间土稳定性研究

在调查分析切方边坡悬臂桩桩间土破坏模式的基础上,指出在桩间净距不大的情况下,桩间土多表现为局部滑塌现象。通过分析斜坡切方前的初始应力状态及桩间土滑塌失稳的临界判据,结合岩土强度理论建立了考虑三维土拱效应及切方卸荷的桩间土稳定性分析模型。以襄-渝二线施工过程中某路堑边坡为研究对象,通过计算分析,结合现场施工的观测情况,指出桩间土滑塌曲面的后缘线一般位于桩顶土拱作用的拱圈内侧区域,桩间土多呈拉-剪破坏模式。工程实践表明,采用土钉对桩间土进行加固取得了良好的效果。数值模拟发现,土钉的钻进应穿越桩间土拱有效作用的区域,土颗粒的楔紧挤密效应在一定程度上对土钉起到等效锚固的作用。

考虑土体硬化的基坑开挖性状及隆起稳定性分析

基坑开挖过程中,土体应力路径、卸载回弹再压缩特性与简单加载或卸载不同,采用常规的理想弹塑性模型模拟基坑开挖,得到的围护墙位移、坑内土体回弹以及坑外沉降较大。分析了基坑开挖不同区域土体的性状,采用土体硬化模型模拟基坑开挖的卸载与土体硬化行为,结合工程算例,对比土体硬化模型和理想弹塑性模拟以及实测的围护结构土压力、围护墙水平位移和坑外土体沉降,并利用强度折减法分析基坑的稳定性。计算结果表明,考虑土体硬化的HS模型有限元方法能体现土体卸载再加载与开挖的特性,所得土压力、围护结构水平位移以及基坑抗隆起稳定性符合软土地区基坑工程的实践。

土层水平卸荷拱的形成条件

分析了边坡柱板支挡体系中水平卸荷拱形成的条件,导出了水平卸荷拱的形成与柱宽、柱间距、土层参数c和(?)值、柱与土的摩擦系数、水平推力之间的关系,为设计人员提供了确定柱间距与柱宽的定量计算方法,经过初步应用,效果较好。

深部砂土三轴高压卸载结构变化的CT研究

用取自山东巨野矿区埋深近 6 0 0m的深部砂土样 ,在三轴试验机上进行围压为 12MPa的三轴卸载试验 ,同时用CT装置探测试样在试验全过程中内部结构变化 ,并对纪录的CT图片进行了计算机图像分析处理 ,分析了深部砂土在高压卸载条件下变形和破坏结构性变化本质特点。

卸载作用下淤泥质黏土流变规律试验研究

利用常规压缩仪对上海饱和淤泥质软土进行一维分级卸载实验,得到淤泥质黏土在卸载作用下的应力应变关系,及回弹变形与回弹模量的时效性规律.试验结果表明,回弹变形与卸载比近似呈线性关系;土样在卸载瞬间,回弹速率最大,其后随时间迅速衰减;回弹模量随时间近似呈指数衰减,可用指数方程进行归一化拟合;卸载后的回弹模量远大于压缩模量,其最小比值介于2～7之间.

不同土壤条件对酿酒葡萄生理及果实品质的影响

【目的】为了探索不同土壤条件对酿酒葡萄生理及果实品质的影响,【方法】以‘蛇龙珠’酿酒葡萄为试材,研究了宁夏贺兰山东麓地区,黄河淤土、含石的沙壤土和风沙土3种土壤对葡萄糖分卸载的影响,测定了不同土壤栽培条件下葡萄果实的单果质量、可溶性固形物、可滴定酸、可溶性总糖、色素、单宁及葡萄叶片的光合速率。【结果】结果表明,在葡萄开始着色至葡萄完全成熟期间,在含石的沙壤土栽培条件下葡萄可溶性总糖含量(22.4%)比黄河淤土栽培条件下和风沙土栽培条件下分别高7%、9%;葡萄色素(5.14 mg.g-1)和叶片光合速率也最高,黄河淤土栽培条件下葡萄的含酸量(8.28 g.L-1)和单粒质量(2.32 g)较高,然而,风沙土条件下,单宁(籽单宁1.15 mg.g-1,皮单宁0.30 mg.g-1)的含量最高。【结论】土壤条件对酿酒葡萄果实品质影响较为显著,含石的沙壤土条件下葡萄品质最佳。

邻近基坑卸荷—加载对既有软土盾构隧道影响分析

为了减少和避免地铁盾构隧道发生运营中断事故,提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,应用数值模拟的方法,以上海某典型工程为例,研究了软土地层中,邻近基坑卸荷—加载作用下,盾构隧道位于基坑拐角特殊位置的变形机制,并对地下连续墙支护方案的隔离效果和盾构隧道与基坑边缘净距l的影响进行了分析。研究结果表明:1)当基坑位于盾构隧道侧方浅部时,基坑卸荷—加载诱发盾构隧道产生朝向基坑方向的位移,随着基坑加载的进行,竖向位移可得到适量恢复,水平位移恢复较少;2)当盾构隧道位于基坑拐角特殊位置时,受基坑临空面范围和卸荷—加载作用共同影响,最大竖向位移出现在基坑拐角位置附近,最大水平位移出现在隧道轴线距离基坑边缘约1.5h(h为基坑深度)位置;3)近地铁区域采用地下连续墙加固方案,可使盾构隧道水平位移减小50%,加固效果明显;4)当盾构隧道与基坑边缘净距l大于1.5h时,邻近基坑卸荷—加载对既有盾构隧道影响较小。

地铁盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载影响研究

为提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,以北京某典型地铁盾构隧道及邻域的基坑工程为基础,应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法,研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律,并对基坑底部与盾构隧道顶部净距和基坑加载强度的影响进行了分析。研究结果表明:盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载过程中,随着基坑开挖卸荷的进行,盾构隧道逐步上浮,基坑开挖至底部时,竖向位移达到最大值;随着基坑加载的进行,竖向位移可得到适量恢复,最大竖向位移差及最大水平位移差均出现在基坑开挖卸荷完成阶段,此时应尽早完成基础底板封闭施工。基坑开挖卸荷-加载过程中,盾构隧道围土压力始终呈葫芦型对称分布,盾构隧道顶部及底部土压力较大,腰部土压力较小,基坑开挖卸荷完成后,长轴方向土压力明显减小,基坑加载完成后,土压力有所恢复,但并未达到最初状态。随着基坑底部与盾构隧道顶部净距的增加,盾构隧道结构位移、拱顶与拱底竖向位移差及水平收敛均逐步减小,当净距大于3 h(h为基坑深度)时,上方基坑卸荷-加载对盾构隧道影响逐步趋于轻微。在基坑加载强度为卸载强度的2倍时,盾构隧道竖向位移可恢复至最初状态。

深部土高压卸载变形结构性量化参数确定及本构模型

用取自山东巨野矿区埋深300-600m的深部粘土样,在三轴伺服仪上进行原状和重塑土的高压三轴卸载试验,对比分析其变形特点;提出一种描述深部土高压卸载变形与强度连续变化的土结构性参数的方法,并根据三轴卸载试验结果,确定了巨野矿区深部土高压卸载变形结构性参数,建立了描述巨野矿区深部土高压卸载结构性本构模型。