多层土地基扩底抗拔桩离散元颗粒流研究

以颗粒接触模量、颗粒刚度比、摩擦因数等为细观力学性质参数,建立多层砂土地基扩底抗拔桩计算模型,利用离散元颗粒流理论研究持力层厚度和持力层砂土密度对扩底桩抗拔承载特性的影响,并与模型试验结果进行对比。研究结果表明:力链传递方向主要沿扩大头斜上方32°左右方向发展;土层厚度及砂土密度不同,颗粒位移特征不同;数值模拟结果与模型试验结果吻合较好,当持力层厚度与扩大头直径之比(H/D)超过2.5时,极限承载力基本不再增加,是H/D=0.5时极限承载力的3.7~3.8倍;当持力层为密实砂时(相对密度为0.94),其极限抗拔承载力是中密砂(相对密度为0.55)的1.3~5.1倍。

厚圆板与无限层土地基的动力相互作用

用半解析元法分析了厚圆板基础与无限层土地基的三维动力相互作用,提出了一种新的半解析位移函数。采用在水平两方向解析,在竖向进行离散化的方法,使三维动力相互作用的问题简化为一维数值计算问题,大大减少了计算工作量。数值计算表明,在结构和地基相互作用分析中,地基的计算厚度可取为地基深度H与基础的半径R之比(H/R)大于10,地基的计算面积可取为地基计算面积与基础面积之比(S1/S2)大于30;同时在基础设计过程中,应该考虑各层土特性对系统动力特性影响的差异。

成层土地基基础极限承载力的模型试验研究

本文通过大量的室内模型试验对地基土体分层情况下基础的极限承载力进行了试验研究,得到成层土地基极限承载力的大小与持力层土体强度、厚度的变化规律;并且根据试验结果分别对港口工程和土木工程中常用的迈耶霍夫和汉纳的理论计算方法、汉森加权平均法、扩散角法以及魏锡克的理论计算方法这四种成层土地基极限承载力计算方法进行了验证。其结果表明对于成层土地基基础极限承载力的理论计算,由魏锡克和迈耶霍夫的理论所得的计算结果与试验测量值最接近。最后运用有限元的方法对成层土条件下地基土体的变形及位移情况进行了模拟计算进一步验证了魏锡克理论的合理性。

矩形薄板与无限层土地基的相互作用

用半解析单元法分析了矩形薄板与无限层土地基的静动力相互作用,提出了板单元和地基单元半解析位移函数。采用在水平两方向解析,在竖向进行离散化的方法,使三维相互作用的问题简化为一维数值计算问题。根据半解析单元法编制的程序操作简单,收敛速度快,提高了计算精度,大大减少了计算工作量。数值计算表明,在工程上必须注意基础附近的表层土的弹性模量的确定,而较深处层土的特性可粗略估计。

成层土地基在强夯作用下的孔压响应

强夯法处理地基应用范围较广,但一般认为对饱和度较高的软黏土地基应谨慎使用.本文依托实际工程,运用有限差分程序FLAC3D,提出了强夯作用在处理成层土地基时存在"软土核"效应,该效应的产生有利于提高强夯法对软土的加固效果.通过研究发现当软土层厚度小于某一临界值,且其相邻土层具有良好的渗透性时才能产生"软土核".研究成果有助于指导在高饱和度黏性土地基中合理运用强夯加固法.

关于成层土地基极限承载力的计算方法

目前 ,成层地基尚缺乏成熟的计算方法 ,本文在迈耶霍夫和汉纳的成层土地基极限承载力理论的基础之上对他们的极限承载力公式初步进行了探讨和改进 ,同时讨论了汉森的加权平均法、扩散角法等不同的地基极限承载力计算方法 ,并根据在天津港进行的大规模载荷实验结果对这些计算方法进行了检验。其结果表明对于成层土地基极限承载力的计算 ,由迈耶霍夫和汉纳的理论所得的计算结果与实测值比较接近 。

层合圆板与无限层土地基静力相互作用

用半解析元法分析了轴对称横观各向同性层合圆厚板与无限层土地基的静力相互作用,提出了一种新的半解析位移函数.采用在水平方向解析,在竖向进行离散化的方法,使静力相互作用的问题简化为一维数值计算问题,大大减少了计算工作量.数值计算表明:在工程上必须注意基础附近的表层土的弹性模量的确定,而H/R大于5～10的较深处的层土的特性可粗略估计;在结构和地基相互作用分析中,地基的计算厚度可取为地基深度H与基础的半径R之比H/R大于10.

层合圆板与无限层土地基动力相互作用

用半解析单元法分析了轴对称横观各向同性层合圆厚板与无限层土地基的三维动力相互作用,提出了一种新的半解析位移函数.采用在水平两方向解析,在竖向进行离散化的方法,使三维动力相互作用的问题简化为一维数值计算问题,减少了计算工作量.数值计算表明,考虑相互作用后,层合圆厚板自振周期大于不考虑相互作用时的自振周期;在结构和地基相互作用分析中,地基的计算厚度可取为地基深度H与基础的半径R之比H/R>10,地基的计算面积可取为地基面积与基础面积之比S1/S2>30.

某人工岛机场成层土地基沉降分析

以某人工岛机场项目为依托,分别采用经典土力学理论和有限单元法分析了成层土地基施工期沉降及工后沉降,为确定地基处理方案提供依据。通过计算结果对比分析,表明采用化引当量层法计算成层土地基一维固结沉降能够满足工程精度要求。

无限层土地基板沉降分析

为了分析矩形薄板与无限层土地基的静力相互作用,采用板单元和无限层土地基单元,建立了板单元和无限层土地基单元半解析位移函数,在水平方向解析,在竖向进行离散化,将三维相互作用的问题简化为一维数值计算问题,编制的程序简单,收敛速度快,计算精度高,大大减少了计算工作量。数值计算表明,半解析单元法是分析无限层土地基沉降的实用方法。

成层土地基堆载预压工后沉降预测

软弱夹心层地基是软粘土夹在上下两层硬土中间的一类典型土层,其为珠江地区特殊的层土地基,该特殊地基在堆载荷载作用下的工后沉降预测一直是困扰工程师的难题。文中以广州灵山岛尖区域内侧水系建设堆载预压实体工程为例,对其施工期和施工完成之后进行的现场试验和数值仿真模拟研究,获得了珠江河口地区层土地基堆载预压沉降特性。通过大量反分析研究其工后沉降预测方法的适用性,最终确定双曲线法为其最优模型,并提出了工后沉降预测公式,其能为未来同类型工程的工后沉降预测提供指导。

桩在多层土地基施打过程中的稳定计算方法

假设桩顶的锤击荷载是周期变化的，打桩过程简化为一个参数激振问题，归结为求解Mathieu方程的稳定界限,对于多层硬粘土、砂土与软粘土以及混合分层的情况，导出了桩的临界稳定长度,并得到了一组显式表达式。

成层软土地基上土堤填筑稳定性的塑性极限分析

针对成层软土地基上土堤填筑的稳定性分析问题,考虑地基土体的不排水抗剪强度既随土层变化又随深度任意线性变化,根据工程实践中揭示的堤基深层破坏模式,基于塑性极限分析的上限理论,构建满足运动许可的对数螺旋线与圆弧组合的转动破坏机制,建立了便于快速评估成层软土地基上土堤填筑稳定性的临界高度、无量纲化的稳定数、稳定图、最小安全系数和临界滑动面的分析计算方法,并将计算结果与2个土堤失稳现场试验工程案例的实测结果进行了对比。结果表明,采用本文方法计算得到的土堤最小安全系数接近于土堤失稳时的最小安全系数的理论值1.0,计算确定的临界滑动面也与实测的临界滑动面比较接近,从而验证了本文方法的适用性。

基于三剪应力统一强度理论的硬壳层软土地基承载力公式

硬壳层软土地基与均质地基不同,由于其封闭作用和扩散作用,其地基临塑荷载和临界荷载与均质地基的有较大差异,将三剪统一强度理论运用到双层地基分析计算中,并考虑静止侧压力系数不为1的情况,以及硬壳层应力扩散作用和封闭作用对地基的影响,得出硬壳层软土地基的临塑荷载和临界荷载计算公式,同时,通过系数b,c的变化,得出双剪统一强度理论和莫尔–库仑理论下的地基承载力公式,并将3种计算公式通过实例进行比较。结果表明,随着参数b,c以及静止土压力系数的增加,地基承载力均会增加,同时双剪统一强度理论解以及Mohr–Coulomb解均为三剪统一强度理论解的特例,三剪应力统一理论解更符合工程实际情况。

用土工合成材料加固浅层软土地基

本文介绍利用针剌无纺布(涤纶)、编织布(聚丙烯)以及Netlon网(CE131)等三种土工合成材料在津港公路试验路段加固浅层软土地基的施工情况,通过测算,这种施工技术除了施工简便,大大缩短工期之外,另一主要优势是大幅度降低工程造价。对于低路堤(填土高度不大于3m),如果采用头两种土工合成材料,当沙源匮乏时可不加铺沙垫层。但当软工层较厚时,则应加铺适当厚度的砂垫层,以利软土地基的排水固结。此外,通过沉降观测结果表明,土工合成材料能有效地减少路堤中心轴处的沉降,从而使地基的沉降趋于均匀。

考虑多层软土地基固结的路堤整体稳定性分析方法

针对多层软土地基上填筑路堤的梯形荷载作用模式,基于Boussinesq理论确定地基中附加应力以及多层地基的边界条件、连续性条件及初始条件,求解多层地基竖向一维固结方程,进而根据有效应力原理与库伦强度定理,建立地基中任意点处抗剪强度与点固结度的关系,并将其引入边坡稳定性分析的极限平衡条分法中,给出了基于Fellenius法、简化Bishop法和Morgenstern-Price法的考虑地基固结的路堤-地基整体稳定系数及最危险滑面计算方法。结果表明:随着地基固结度的增大,稳定系数呈非线性增大,最危险滑面切入地基深度逐渐变小,本文基于简化Bishop法的稳定系数计算值比FLAC 3D软件计算结果平均小6%~7%;在较低的地基固结度时,本文算法计算结果大于现行铁路规范方法,当地基固结度达到90%后,二者较为接近;规范法计算结果偏保守的主要原因在于其计算地基固结致滑面强度增长时,忽略了滑面切入地基段相应的地基土自重。

桩网复合结构处理深厚层软土地基施工技术

通过对温福铁路客运专线深厚层软土地基采用桩网复合结构进行处理试验,达到了对预应力管桩的设计进行验证、优化。并通过施工实践提出了合理的施工方法、工艺参数及质量控制措施,为铁路客运专线经过深厚层软土地区的设计、施工提供有益的经验。

多层软土地基中桩基水平承载计算研究

针对目前JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》关于桩基水平承载力计算中存在的水平抗力系数比例系数m取值模糊、未考虑黏性土黏聚力引起的表层土水平抗力影响等问题,根据常微分方程的幂级数解法,在考虑黏性土黏聚力引起的表层土水平抗力影响下,通过数学推导给出了双层土地基中的桩基水平承载力及变位计算解析通解。基于通解,利用Matlab软件给出了半刚性桩桩顶水平位移及转角的半解析计算式;同时,推导了由地基土抗剪强度指标c、φ计算其水平抗力参数的解析式,推求了新的桩基水平承载力计算式;在此基础上,给出了桩身最大弯矩处深度及最大弯矩值的简化计算式。依托于浙江省一桩基工程案例,运用研究的计算方法,对桩基水平承载力进行了计算,同时将计算结果与现场试桩的水平承载力检测值进行了验证对比。验证结果表明:根据地基土抗剪强度指标推求出的桩基水平承载力计算方法具有较强的工程应用价值。

浅层软弱土地基加固的工程实例分析

以三个浅层软弱土地基加固工程为例,进行了加固成功和失败的因果分析,提供了相应的经验和教训,提出了三条对土木工程技术人员有参考意义的软弱地基加固处理措施。

多桩型复合地基在厚层软基加固中的应用

为解决水利工程厚层软土地基处理的问题,以芜湖市湾沚区十三连圩咸保站工程为例,介绍了PHC管桩和双向水泥土搅拌桩两种长短桩组成的多桩型复合地基处理技术,通过对工程地质条件、地基承载力及工程造价等方面分析,结果表明:多桩型复合地基既能满足建筑物承载力要求,又能加快施工进度,缩短工期,能有效解决厚层软土地基沉降及水平变形控制问题。