对建筑工程中地基要求的探究

我国现阶段还处于发展中国家,并且要长期处于发展中国家的阶段。因此,我国各项事业的发展来说,与西方发达国家相比还是比较落后的。除此之外,我国的地域较广,因此地形以及地质地貌的差异都非常打。基于这两项基本情况,都致使我国的建筑工程中地基处理技术难度较大。首先,要简要了解建筑工程地基处理技术的含义以及其特点。再者,还要深入分析我国现阶段中建筑工程地基处理技术存在的问题。最后,要重点阐释建筑工程地基处理技术的新要求和新技术手段。

真空预压-PVD排水板加固吹填土地基试验及数值模拟研究

对虎门港地区某施工现场典型吹填土开展了室内土工试验、真空预压-PVD排水板加固吹填土的室内单井模型试验,通过试验测量模型筒内的孔隙水压力、土体沉降量、排水板不同位置的真空度大小和试验排水量,并在模型试验结束后取模型筒内不同位置的土样进行直剪试验和含水率测定,对真空预压-PVD排水板加固土体效果和排水板淤堵问题进行了分析,并用Abaqus软件建立了相应的二维有限元模型,分析改变膜下真空度和改变排水板插入深度等因素对地基固结效果的影响。研究发现,土体的抗剪强度随着深度的增加而逐渐降低,土样的顶部沉降量最大,逐渐减少至中部以下土样的沉降仅有轻微差异,受淤堵层的影响,排水表现出在排水开始时排水量迅速增加,达最大值后逐渐减小,最后趋于稳定的现象;而随着膜下真空度的增大和排水板打设深度的增加,地基固结效果越好。

地基处理技术现状与发展

近年来我国的基础设施建设规模不断扩大,坚实的地基是确保工程建设安全与韧性的关键。因此,地基处理技术与工程品质之间的关联性愈发受到关注,这促进了地基处理技术的持续进步与发展,进而不断涌现出新的理论、技术和设备。文章简要阐述了地基处理的分类方法与发展特点,回顾了各类地基处理技术的研究现状,具体介绍了近年来复合地基技术、排水固结法、土工合成材料、高聚物注浆、固化剂、特殊土地基、大面积高填方地基和抗震地基处理技术等方面的新进展,归纳总结了地基处理智能设备、设计理论、评价方法和规范编制的发展情况。在现阶段信息化浪潮不断来袭、可持续发展作为永恒主题的新形势下,提出了地基处理技术应不懈追求“韧性、绿色、智能、人文”的品质提升的核心议题,探讨了地基处理行业各个方面的发展方向与未来展望,以期为地基处理领域的研究与技术人员提供参考和借鉴。

双向渗流下考虑应力时空效应的组合桩复合地基固结理论研究

碎石桩和不排水桩联合使用的组合型复合地基,既可以提高地基承载力,又可以加快土体固结,对处理饱和软黏土地基有很高的应用价值。基于双向渗流的轴对称固结计算模型,考虑中心及外围碎石桩的体积压缩、桩体施工的扰动效应,建立了组合碎石桩-不排水桩复合地基固结微分方程,采用解析法推导了附加应力随时间和深度变化下的组合桩复合地基固结解析解,包括碎石桩、桩间土的平均超静孔隙水压力解和复合地基整体平均固结度解。进行退化研究,并与已有解分析对比;验证了此解的正确性,且通过参数分析研究了复合地基的固结性状。结果表明:复合地基底部附加应力越小、碎石桩与不排水桩布置越密集,固结越快;碎石桩施工的扰动效应对复合地基影响大于不排水桩;忽略碎石桩体积压缩的影响会高估复合地基固结速率,且桩径比越小,误差越大;理论解预测的复合地基固结度与实测值拟合性较好。

盾尾密封失效诱发砂土地基盾构管片环失稳坍塌研究

盾构管片环失稳坍塌案例时有发生,探究其失稳坍塌发生条件对于预防重大安全事故发生具有重要意义。基于Midas GTS建立30环考虑环缝螺栓作用的荷载−结构计算模型,从盾尾管片环地基掏空和盾尾姿态突变2个方面探讨盾构管片环结构失稳破坏过程及失稳坍塌的发生条件。结果表明:盾尾渗漏使盾尾壳体失去了周围地基的有效约束作用,盾尾发生前仰后俯的姿态变化,隧道结构发生横向“横鸭蛋”和纵向挠曲变形,最终导致部分管片环坍塌。盾尾下沉位移是诱发管片环失稳坍塌的主要因素,盾尾下沉导致隧道纵向变形快速发展,快于盾尾渗漏引起管片环周围地基掏空所导致的隧道纵向变形。当盾尾下沉位移大于0.50 m且掏空范围大于5环、盾尾下沉位移大于0.45 m且掏空范围大于10环、盾尾下沉位移大于0.40 m且掏空范围大于11环时,环缝最大张开量超过单根螺栓极限应力时的环缝张开量47.43 mm,部分纵向螺栓被拉断,管片外水土发生喷射,加快管片环外砂土快速流失。当盾尾下沉位移大于0.5 m且掏空范围大于9环时,环缝最大张开量超过65.2 mm,管片环椭圆率超过46.1‰,最终诱发多环管片环失稳坍塌。研究结果可为盾尾渗漏诱发的重大安全风险评判提供参考。

就地固化联合复合地基对堆载邻近桩基的影响

路桥并线路基修筑引起既有桥桩产生挠曲、侧向位移,严重时可能会造成重大坍塌事故的发生。结合工程现场试验,针对道路施工对邻近桥桩影响问题提出就地固化联合复合地基加固新方法,联合数值模型分析就地固化深度、固化土弹性模量和复合地基相关因素对邻近桩基的保护效果。研究结果表明:搅拌桩加固影响深度为1.5倍桩长左右,素混凝土桩施工会对被动桩在0.75倍桩长左右处产生最大水平位移。就地固化(2.0 m)+水泥搅拌桩法(1.8 m)可极大减小被动桩浅层水平位移,保护桥桩的安全。当固化土水泥掺量为5%~7%、水泥搅拌桩水泥掺量为12%~18%时,提高水泥掺量对减小被动桩水平位移有着明显的作用。同时,将普通褥垫层水泥搅拌桩替换为就地固化+水泥搅拌桩复合地基,桩身最大负弯矩减小近16.6%。

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。

非对称破坏模式下临坡地基的Meyerhof承载力新解

利用统一强度理论的平面应变强度方程,综合考虑中间主应力、基础至坡肩的水平距离、边坡高度和基底粗糙情况等因素,提出临坡地基坡面非对称破坏模式和坡底非对称破坏模式,继而建立条形基础下临坡地基新的Meyerhof承载力解答,给出具体应用步骤并开展理论退化分析与对比验证。研究表明:考虑坡后土体强度贡献所提出的非对称破坏模式更符合临坡地基的实际破坏形态;所得临坡地基Meyerhof承载力解答与文献模型试验和数值模拟均吻合良好;中间主应力可明显提高临坡地基的承载力;临坡地基承载力随边坡高度增加先减小后恒定。研究结果合理反映了土体强度的中间主应力效应、破坏模式的非对称性以及基础旁侧土体强度等工程实际情况,对临坡地基优化设计具有一定的理论指导意义。

基于地基梁理论的断层非线性错动下隧道纵向响应研究

为研究走滑断层错动作用下隧道结构的纵向响应,采用Pasternak双参数地基和弹性梁理论,建立穿越多破裂面断层隧道在断层强制位错作用下的纵向响应微分方程,通过数学方法求解获得隧道结构在断层位错作用下的纵向变形、内力响应,并通过模型试验和数值模拟对理论解析模型的有效性进行验证。在此基础上,采用理论解析模型对隧道结构纵向响应的影响因素进行敏感性分析。主要得出以下结论:1)理论解析模型计算得到的隧道纵向变形和弯矩变化趋势与模型试验和数值模拟结果完全一致,但数值上趋于保守;2)断层错动的位移形式和围岩-隧道结构的刚度匹配关系对隧道结构纵向响应的影响较大,应根据具体的断层破碎带形式选择合适的断层错动位移函数;3)随着围岩-隧道结构刚度比的增大,围岩对隧道结构的约束作用随之增大,隧道结构纵向内力集中现象增加,但受断层错动影响的范围减小,在具体工程设计中应结合施工成本、抢通时间等来选择合适的围岩-隧道结构刚度匹配关系。

近地小行星天地基协同监测和轨道确定试验

基于中国科学院国家天文台空间碎片试验望远镜,联合“仰望一号”“吉林一号”卫星,设计并开展了近地小行星天地基协同监测试验,利用图像处理和定轨方法,实现了天地基观测图像的目标检测和天文定位,完成了近地小行星轨道的精确确定。经分析,基于现有的天地基设备可实现对近地小行星的协同监测和轨道编目,为研判近地小行星撞击风险提供轨道数据支持。

双参数层状地基中水平动荷载和扭转振动组合作用下受荷桩受力变形分析

为了更准确地分析桩顶在承受水平动荷载H(t)和扭转振动T(t)组合荷载作用下的受力变形特性,基于Pasternak模型,考虑多向荷载间的相互作用,建立层状地基中H(t)-T(t)受荷桩简化分析模型。利用有限杆单元法推导出桩身内力位移数值解,并与已有相关理论解、模型试验和有限元模拟结果进行对比验证。参数分析表明:(1)与Winkler模型计算结果相比,考虑土体剪切效应后,桩顶水平位移和桩身最大弯矩分别减小了11.8%和10.5%。(2)增大外荷载无量纲频率可减小桩身水平位移和弯矩,但同时会减小H(t)-T(t)耦合刚度。(3)在层状地基中,表层土对桩身内力位移的影响最大,且存在临界影响深度,表层硬土的临界影响厚度是表层软土临界影响厚度的3.5~6.5倍。(4)采用杆单元模型可减少单元划分数量和计算时间,有效提高计算效率。

路堤下CFG桩复合地基稳定性分析方法及试验验证

路堤下CFG桩复合地基稳定性分析方法尚不完善。基于桩体抗滑段受力平衡条件,开展考虑桩承水平净推力、桩承轴力和桩顶筋带约束作用的桩体抗滑效应分析。由CFG桩弯曲强度确定桩承极限水平净推力,通过引入桩体破坏不同步性的桩承水平净推力系数,提出能良好反映CFG桩弯曲破坏模式下复合地基稳定性分析的桩承综合力矩法,并结合土工离心模型试验进行验证。案例研究表明:路基工程CFG桩复合地基的抗滑力矩中,土体抗滑力矩占比54.8%~79.8%,桩体抗滑力矩占20.2%~35.5%,筋带抗滑力矩约9.7%;对于桩体抗滑力矩,由桩承轴力提供的抗滑力矩占比达86.9%~91.9%,由桩体弯曲强度和桩顶筋带约束作用引起的抗滑力矩占比约8.1%~13.1%;针对离心模型试验的极限和临界状态,采用桩承综合力矩法计算的地基稳定系数在0.98~1.06之间,适用性较好。

层状地基对脉冲风洞天平基础振动特征影响分析

由于脉冲风洞天平基础在飞行器风洞试验中起支撑作用,为深入研究层状地基对天平基础振动特性的影响,推导了层状地基上天平基础在脉冲载荷作用下的阻抗函数,利用简化模型建立基础的动态响应方程,并将简化模型的动态阻抗函数与基础-地基系统的动态阻抗函数进行等效处理,求得层状地基上天平基础在脉冲风洞载荷作用下的动力响应,并通过数值模拟进行验证。研究结果表明:随着载荷频率的增大,基础的竖向振幅、水平向振幅和回转角度逐渐减小;荷载幅值的增大导致基础振动最大振幅增大,振动频率保持不变;地基剪切模量的增大导致基础振动最大振幅递减;基础尺寸的增大引起基础振动最大振幅和振动频率的明显下降。另外,基础的竖向振幅随基础层深比的减小而增大,而水平向振幅和回转角度随层深比的减小而减小;地基剪切波速的增大对竖向振幅的影响较小,而对水平振幅和回转角度的影响更为显著。

地基深空探测雷达研究进展与展望

地基深空探测雷达通过主动发射电磁波,并接收反射信号,实现对深空目标的精确测量,是研究月球、近地小行星、类地行星等深空目标的重要手段。地基深空探测雷达可以高精度测量深空目标的轨道、自转、形貌等特征,具有全天时全天候观测、精确测距、高分辨率成像等优势,对近地小行星防御和行星科学研究具有重要意义。本文介绍了地基深空探测雷达的概念内涵,梳理了地基深空探测雷达系统的国内外发展现状,回顾了地基深空探测雷达过去数十年间取得的重要历史贡献,包括月球表面高分辨率成像与永久阴影区水冰探测、近地小行星精细形貌特征获取、近地小行星轨道与自转等物理特性精确测量、近地小行星撞击防御任务处置效果快速评估、类地行星表面高分辨率成像与地质结构研究等一系列重要研究成果。在此基础上,本文介绍了分布孔径深空探测雷达的创新机理,通过多部雷达单元协同观测,可突破传统集中式体制地基深空探测雷达的口径和发射功率物理极限,形象称之为“中国复眼”雷达。最后,本文介绍了分布孔径深空探测雷达系统研制与观测实验等最新研究进展,展示了分布孔径深空探测雷达对月球二维成像和三维成像的实验结果,并对地基深空探测雷达的未来发展趋势进行了展望。

洪水冲刷浸泡联合作用下村镇建筑地基承载性能劣化机理研究

洪水作用下地基承载性能劣化问题是影响山区村镇建筑安全的主要因素之一,也是乡村振兴战略中建设生态宜居的居民生活环境所面临的主要威胁。现有研究大多针对洪水浸泡下的地基承载性能劣化过程,而洪水冲刷及其与浸泡作用的联合影响还有待进一步研究。对此,本文围绕洪水冲刷浸泡联合作用下村镇建筑地基承载性能的复杂劣化过程开展研究,在二维浅水方程对洪水动力过程模拟基础上,构建考虑洪水流速垂向非线性分布律的侵蚀模型,进而对洪水作用下的地基土体冲刷深度进行计算。同时,综合考虑洪水浸泡后地基土力学的折减强度,采用有限元方法对洪水冲刷、浸泡下的地基承载力进行对比。典型案例分析表明,洪水冲刷浸泡联合作用下村镇建筑地基承载力下降47.88%,且洪水冲刷对地基承载力的劣化作用略强于洪水浸泡作用。

基于Coulomb强度准则的重力坝岩石地基抗滑稳定系数的推演与教学设计

文章结合为本科学生开设的《岩石力学》课程中岩石地基抗滑稳定性分析的教学内容,以重力坝岩石地基抗滑稳定性分析为例,对基于Coulomb强度准则的重力坝岩石地基深层双斜滑移面、深层单斜滑移面和浅层水平滑移面的抗滑稳定系数计算方法进行了理论推演,依据稳定系数计算表达式探讨了提高重力坝岩石地基抗滑稳定系数的工程措施,给出了易于本科学生理解和掌握的岩石地基抗滑稳定性分析的教学组织和设计。通过将所设计的重力坝岩石地基抗滑稳定系数计算方法在本科生中的教学实践,可实现预期的教学目标。In combination with the instructional contents of anti-slip stability analysis for rock foundation in the course entitled Rock Mechanics provided for undergraduates, the method for calculating the anti-slip stability factor of deep double oblique sliding planes, single oblique sliding plane in rock foundation of gravity dam, as well as shallow horizontal sliding plane in rock foundation of gravity dam is derived based on Coulomb strength criterion by taking rock foundation of gravity dam as an example. The technical engineering measures to enhance the anti-slip stability factor for rock foundation of gravity dam are also discussed based on the formula to calculate the stability factor of gravity dam rock foundation. Both the instructional planning and organization for analyzing the anti-slip stability for rock foundation of gravity dam in the course, which are easy for undergraduate students to understand and master, are still proposed in this paper. Through practice on teaching the proposed method for calculating the anti-slip stability factor for rock foundation of gravity dam to undergraduate students, the expected teaching objectives can be achieved.

基于迭代协同克里金反演的非均质地基固结沉降预测研究

目前地基固结沉降反演预测多是以土体均质或分层假设为前提,然而天然地基水文、力学参数具有空间变异性是客观事实。鉴于此,提出了一种基于迭代协同克里金的非均质地基土体参数反演方法,据此开展了利用沉降和超孔隙水压力观测数据反演非均质地基土参数的数值试验研究,并结合敏感度分析解释了不同类型观测数据对非均质地基参数反演解析度的影响机制。结果表明:此方法反演的参数场是最优无偏估计;同时采用沉降和超孔隙水压力观测数据反演刻画非均质地基比单独采用沉降或超孔压数据反演刻画的非均质地基解析度更高,用于地基固结沉降预测效果也更好;不同类型观测信息对不同参数反演刻画解析度高低与观测信息对参数敏感度数量级呈正相关关系。

轨道不平顺条件下列车运行引起的饱和地基振动响应

为研究轨道不平顺条件下列车运行引起的饱和地基振动响应,进一步完善饱和地基的振动传播和衰减规律,将轨道不平顺引入饱和地基2.5D有限元,通过Fourier变换得到频域-波数域表达式,对比分析准静态荷载与不平顺条件下高铁列车运行对饱和地基加速度、位移和孔隙水压力的影响规律。研究结果表明:列车速度较低时,2种条件下列车引起的饱和地基振动相差不大,随着列车速度提高,轨道不平顺使饱和地基的加速度幅值和位移幅值显著增大,且在时程曲线规律上呈现更强的波动性;轨道不平顺对轨道中心加速度频谱影响较小,列车在低速和高速运行时,2种荷载的频谱规律均基本一致,主频分布也基本相同,轨道不平顺条件下仅各频段加速度大小略有增加;轨道不平顺会大幅增加高速列车运行引起的饱和地基孔隙水压力,且随着深度增加孔压迅速衰减。

多元结构地基对防渗墙渗透溶蚀演化规律的影响

深厚覆盖层地基渗透性能和厚度变化会影响坝基渗流场的分布,进而改变坝基防渗墙溶蚀演化进程。为研究多元结构地基变化对防渗墙渗透溶蚀的影响机制,结合流体力学、化学动力学理论和对流-扩散方程,提出覆盖层地基混凝土防渗墙渗透溶蚀耦合分析模型,研究强透水层、弱透水层和第三透水层厚度及渗透系数对防渗墙中钙离子浓度、孔隙率和渗流特性的影响。结果表明:随服役年份增长,防渗墙钙离子浓度表现为先快速增长至峰值,随后不断下降的趋势,孔隙率和渗透系数呈指数型增长变化规律,大坝总渗透流量不断增大;各影响因素中,弱透水层渗透系数对防渗墙钙离子浓度、孔隙率和大坝总渗流量的影响最大,其次为强透水层厚度及其渗透系数;各工况下混凝土防渗墙使用年限为38.46~44.00年。研究成果可为深厚覆盖层多元结构地基上的土石坝工程的长效服役性能评估提供理论依据。

饱和地基水泥土复合桩近场主动隔振的BEM-FEM耦合分析

人工振动污染是当前城市发展过程中面临的一个难题,单排或多排桩是人工振动污染防治的一种重要方式。传统基桩施工容易造成泥浆污染、振动等各种负面环境问题,而水泥土复合桩是一种低振动、低噪声、无挤土、少排泥浆的新型基桩,特别适合在城区构建排桩屏障。针对饱和地基中单排水泥土复合桩的近场主动隔振问题,建立了动力机器基础环境振动影响的半解析BEM方程;在此基础上,分别采用半解析BEM对饱和地基、FEM对水泥土复合桩进行建模,根据饱和地基-水泥土桩接触面的平衡和相容条件,建立了水泥土复合桩近场主动隔振的半解析BEM-FEM耦合方程,给出了耦合方程稀疏矩阵的存储策略,并对单排水泥土复合桩的近场主动隔振效果进行了计算分析。研究结果表明:单排水泥土复合桩能够有效地对动力机器基础引起环境振动进行隔振;等长芯桩复合桩的隔振效果要优于短芯桩。单排水泥土复合桩的隔振效果随着桩数的增加而逐渐提高;较小桩间距并不一定取得更好的隔振效果,建议相邻桩桩间净距取2.0~2.5λ_(R)(Rayleigh波波长)。随着单排水泥土复合桩距振源距离的增加,屏障隔振效果逐渐降低,但降低幅度相对较小。此外,对水泥土复合桩而言,当内插预制桩的外轮廓尺寸相同时,预制芯桩型式对水泥土复合桩隔振效果影响相对较小,可根据实际工程条件选择合适的芯桩类型。