基于广义Voigt模型的半渗透边界隧道周围饱和软土固结分析

引入衬砌半渗透边界条件,使用广义Voigt黏弹性模型描述隧道周围饱和软黏土的流变特性,基于Terzaghi-Rendulic理论建立以超孔隙水压力为变量的软土二维流变固结控制方程。采用保角变换和分离变量方法,得到超孔隙水压力关于时间和空间变量的两个独立方程,依次使用Laplace变换法与部分分式展开法得到时域内超孔隙水压力消散解。将广义Voigt模型退化为已有四元件Burgers模型和五元件模型并与其对比,验证解答的可靠性。基于建立的解答,分析衬砌透水程度、Kelvin体数量、独立Newton黏壶黏滞系数、隧道埋深等因素对超孔隙水压力消散与分布的影响规律。结果表明:衬砌与土体的相对渗透系数比越大,超孔隙水压力的消散起始时间越早,消散速度越快。Kelvin体数量越多,超孔隙水压力消散越慢;独立黏壶黏滞系数越大,其产生的黏滞变形越小,超孔隙水压力消散速率越快;隧道埋深越大,土体渗流路径越长,超孔隙水压力消散越慢;当相对渗透系数比为0.01时,超孔隙水压力随着到隧道外壁距离的增大而逐渐减小,当相对渗透系数比为1.00时,超孔隙水压力随着距离的增大而出现先增大后减小的现象;随着相对渗透系数比的增加,Kelvin体数量对超孔压消散的影响越小,不同独立黏滞系数带来的超孔压消散差异逐渐减小,隧道衬砌作为土层内部新透水边界的作用越突出。

广义Voigt土模型条件下桩的纵向振动响应与应用

研究了桩侧土广义Voigt模型条件下 ,任意层桩土系统的振动特性 ,并求得了桩顶在瞬态半正弦脉冲荷载作用下 ,桩顶的时域纵向响应的半解析解 ,同时结合基桩完整性检测的机械阻抗法和反射波法研究了各主要模型参数以及土层界面、桩身缺陷等对桩顶时、频响应曲线的影响 ,得到了许多结论 .结果表明 ,得到的理论成果相比于已有理论更加完善并能更好地反映客观实际 .

成层广义Voigt地基中粘弹性桩纵向振动分析与应用

研究了考虑桩身材料阻尼、桩侧土采用广义 Voigt模型条件下 ,成层土中不均匀桩 (截面面积或材料性质在桩长方向上存在突变 )的纵向振动特性 ,求得了瞬态半正弦脉冲荷载作用下 ,桩顶频域响应的解析解及时域响应的半解析解 ,分析了桩身材料阻尼及不同土质的桩侧土层分界面对桩顶时、频响应曲线的影响 ,得到了许多新的结论 .终将所得理论结果与实际工程桩及预制模型桩的实测曲线进行了拟合对比 ,结果表明 ,本文得到的理论成果相比于已有成果能更好地反映客观实际 .

广义Voigt模型模拟的饱水土体一维固结理论及其应用

一、引言地基固结沉降计算是土力学中的重要课题。对于沿海地区的片架结构粘土,考虑其流变性质往往是必要的。目前计算中采用弹性模型不能考虑次固结压缩效应。Maxwell,Voigt及Merchant模型等可在一定程度上反映土的粘弹性,但模型的固有特性使它们只适用于某些类型的土。本文采用图1所示可广泛用于各种粘弹性土体的广义Voigt模型,导出饱水土体一维固结问题的普遍理论解,现有Terzaghi和王盛源等的解均为本文普遍解的特例。

广义Voigt土模型基于虚土桩法的桩基纵向振动

在桩侧土广义Voigt模型条件下,研究成层土中黏弹性桩在纵向振动荷载作用下的动力特性。将桩底截面范围内有限层桩底土模拟为虚土桩,建立虚土桩-土、桩-土耦合振动模型,采用广义Voigt体模型建立桩、虚土桩与桩侧土的纵向振动动力方程。利用桩-土、虚土桩-土的耦合接触条件求解动力方程,得到桩顶频域响应解析解和时域响应半解析解。通过对虚土桩参数的研究检验桩底土对桩顶动力响应的影响,得到一系列的桩顶速度导纳曲线及时域反射波曲线。

自由振动时带承台单桩的纵向动力特性

基于广义Voigt模型,在考虑桩身材料阻尼情况下,研究带承台单桩的竖向自由振动问题.根据阻抗传递法推出桩顶阻抗,将所求得的桩顶阻抗作为支承刚度代入承台的自由振动微分方程中,运用Laplace变换及逆变换推导得到承台自由振动位移在时域范围内的半解析解.采用参数研究方法,分析桩径、桩长、桩身材料阻尼以及不同性质的桩侧土层对带明置承台单桩自由振动特性的影响;将所得解与工程实测曲线进行对比,结果表明:得到的理论计算结果与工程实测数据较接近,理论方法能够反映工程实际.

桩底土对既有承台单桩纵向振动特性的影响研究

基于虚土桩和广义Voigt模型,建立桩及承台纵向振动的动力平衡方程,求得承台纵向振动时位移、速度的频域、时域解,研究了桩底土对既有承台单桩纵向振动特性的影响.结果表明:在相同初始位移条件下,单层桩底土厚度越大,承台位移、速度幅值及振动频率越小,而共振频率基本一致;存在软弱下卧层时,下卧层厚度越大、土质越差,承台位移、速度幅值越小.最后,通过与桩底土单Voigt模型及实际工程曲线对比发现,采用虚土桩模型能准确模拟软弱下卧层的作用,使得计算结果更为接近工程实测数据.

静荷载作用下粘弹性地基单桩沉降的时间效应

利用广义Voigt模型来考虑桩侧土体的线弹性性质和粘性特性,研究了成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应。首先,根据桩侧土的成层情况,将桩土系统从下至上划分为有限层,对每层桩土系统建立静力平衡方程;然后,利用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法求出了频域内桩顶位移响应的解析解,进一步利用Fourier变换技术和卷积定理求出了相应静荷载作用下考虑时间效应的单桩桩顶沉降半解析解;最后,采用参数研究方法,分析了桩土参数对单桩沉降性状的影响,并将工程桩的实测数据与本文计算结果进行了对比。结果表明:在工程桩受荷初期,本文得到的解能较好地计算出单桩沉降性状。

成层土中基于虚土桩模型的桩基纵向振动响应

基于虚土桩模型,对成层广义Voigt地基中桩基纵向振动响应进行研究。将桩截面面积范围内有限层桩端土模拟为与桩完全接触的虚土桩,桩侧土采用广义Voigt模型,结合Laplace变换求得了瞬态半正弦脉冲荷载作用下桩顶频域响应的解析解及时域响应的半解析解;同时采用参数研究方法讨论了单层桩端土和双层桩端土情况下,土层参数对桩顶振动响应的影响,并将虚土桩模型与其他桩端土支承模型进行了对比;最后将理论结果与实际工程桩实测曲线进行了拟合对比。结果表明:该虚土桩模型较为合理,能够较真实地反映桩土相互作用机理。

基桩完整性检测中的尺寸效应及桩身阻抗变化效应

采用理论计算与模型试验相结合的方式,研究考虑桩身材料阻尼、桩侧土采用广义Voigt模型条件下,桩身缺陷纵向长度和桩身阻抗变化这2个因素对低应变检测结果的影响,发现模型试验与理论计算反映的规律非常吻合,桩身缺陷纵向长度尺寸会较为明显地影响桩身缺陷处的反射现象,而阻抗渐变程度的不同也会在时程曲线上有规律性地表现。理论计算与模型试验得到的结果可为实际工程中的基桩完整性检测提供指导,以减少误判风险。