非饱和土的有效应力参数研究

本文在评价了现有非饱和土有效应力参数确定方法的基础上 ,提出了一种新的求解方法 .这种方法直接从非饱和土应力应变关系、孔隙气压力和孔隙水压力入手 ,推导出反映剪应力和球应力的有效应力参数公式 .同时根据武功黄土试验资料进行了整理 ,所得有效应力参数规律性较好 .

黄泛区非饱和粉土压缩模量和有效应力参数的探讨

基于多孔介质中各组分对荷载的分担能力与其自身压缩特性相关联的思路,通过不同孔隙率土体的天然重度、含水率之间的公式转换,提出了由K_n到K_(S_rn)的转换系数法,进而可计算有效应力参数值。通过系列室内侧限压缩试验,研究了压缩模量的变化规律,并利用MATLAB三维拟合得出压缩模量的表达式,该表达式以土体的基本试验指标(天然重度γ、土粒密度ρ_s、含水率w)为自变量,更便于直观表现压缩模量的变化规律。在土体有效应力表达式的基础上,利用不同钻孔点、不同深度粉土层的基本试验数据,得到了黄泛区非饱和粉土有效应力参数χ的值。结果表明:与文献中黄土的χ值相比,当饱和度低于70%时,黄泛区粉土的χ值约为黄土的1.27倍~1.5倍;当饱和度高于85%时,黄泛区粉土与黄土的χ值趋于一致,此时非饱和土的有效应力表达式开始向饱和土的有效应力表达式的形式过渡。

基于最小二乘支持向量机的非饱和土的有效应力参数预测方法

文章利用最小二乘支持向量机(LSSVM)模型确定非饱和土的有效应力参数。该模型以净应力、吸力、冒泡压力、饱和状态体积含水量、残余体积含水量和拟合参数λ等为输入变量,采用粒子群优化(PSO)算法设定模型参数,预测有效应力参数值,并与真实值和人工神经网络(ANN)模型预测值作比较,得出LSSVM模型具有较好的效果。通过改变LSSVM模型的输入变量结构,对六个输入变量的依赖度进行分析,印证该模型的合理性。

一维稳态流下非饱和土有效应力参数及吸应力铅直分布理论解

为研究考虑源汇项的一维稳态流下非饱和土有效应力参数和吸应力铅直分布,依据Vanapalli和Fredlund有效应力参数,推导有效应力参数及吸应力铅直分布理论解,并与无源汇项时的理论解对比验证;计算并分析典型土类有效应力参数及吸应力铅直分布规律。结果表明:源汇项为非0常数时,土层水力参数、水文参数等控制有效应力参数和吸应力铅直分布。随距地下水位高度增大,非饱和砂土、粉土和黏土有效应力参数呈递减趋势;砂土吸应力呈先增、后减趋势;黏土吸应力呈增大趋势;蒸发条件下,非饱和粉土吸应力呈先增、后减趋势;入渗条件下,呈增大趋势。

考虑气-液交界面的非饱和土有效应力公式

在本构关系中如何确定有效应力是非饱和土力学界的重要课题之一。将非饱和土简化为气、液、固三相及其交界面组成的集合体。基于热力学原理,在Helmholtz自由能中考虑力-水耦合特性,将各相及其交界面的质量、动量、能量、熵守恒方程及相应的限制条件与自由能函数的物质导数联立代入熵不等式,根据该不等式适用所有热力学状态的条件推导出考虑气-液交界面面积密度的有效应力公式,并在利用该公式确定有效应力参数时将气-液交界面的面积密度表示为基质吸力与饱和度的函数。最后,利用已有文献中3种土的多阶段减、增湿三轴剪切试验结果,验证了该有效应力参数表达式相较于已有文献表达式在描述干湿循环下有效应力参数与基质吸力关系时的优势。

基于孔压静力触探的大直径单桩p-y曲线分析

【目的】水平受荷桩的p-y曲线法已广泛用于描述桩-土相互作用并预测桩在水平荷载下的行为,特别是在海上风电机大直径单桩的理论分析中。孔压静力触探试验(piezocone penetration test,简称CPTu)作为一种效率高、精确度好的原位测试手段,克服了传统室内试验获得土工参数的过程中土样存在扰动、结果准确性较差的缺点。该试验可以通过测量三个基本参数(修正锥尖阻力qt、侧壁摩阻力fs以及孔隙水压力u2)随深度变化的连续剖面来解译土体的物理力学参数,从而在p-y曲线模型的建立中提供关键数据。【方法】利用渤海海域某场区的CPTu数据,完成了以下研究任务:(1)基于CPTu触探响应结果,对该场区海洋土体进行分类,以及物理与力学参数的反演,包括土体密度、弹性模量、有效内摩擦角及有效黏聚力;(2)将CPTu反演参数代入三维有限元分析模型中,模拟直径为5 m的钢管桩在最大荷载为20 MN时的水平受荷响应;(3)基于CPTu测试数据,提出一套土抗力计算公式;(4)将现有p-y曲线模型中相关参数通过CPTu触探响应结果进行反演,之后对比分析上述p-y曲线模型。【结果】形成了一套基于CPTu且适用于土体分层情况较为复杂的p-y曲线公式,该公式与有限元方法对比结果良好。【结论】结果表明,提出的基于CPTu的土抗力公式经过有限元模拟检验后能快速、准确地反映大直径单桩的水平受荷响应。该公式不仅为渤海海域内大直径单桩的工程实践提供了有力的理论支持,还为相似海洋环境的工程设计与分析提供了完全基于CPTu研究大直径单桩的新思路。

非饱和土有效应力及其参数的确定

有效应力及其参数的确定是非饱和土有效应力理论中一个重要的问题,该文借鉴了Blight方法和邢义川方法的思想,提出了一种新的求解方法。通过构建非饱和土的总应力、孔隙气压力和基质吸力与大主应变的关系,采用极限的思想,遵照有效应力原理,推导出有效应力及其参数的计算公式。并在饱和度分别为0和1的两种极限条件下,对该文推导的有效应力参数的计算公式进行检验。检验的结果表明:该文推导的计算公式在饱和度分布为0和1时,有效应力参数能够分别蜕化到0和1。

上海地区不同强度参数对基坑围护结构变形和内力的影响

为研究上海地区不同强度参数对基坑围护结构变形和内力的影响,在ABAQUS中建立平面竖向弹性地基梁法模型,根据上海地区4种典型基坑概化模型和上海195个工程勘察报告和文献试验数据统计的典型土层强度参数,研究了每类基坑概化模型中不同强度参数对围护结构的最大水土压力、变形(最大位移)、内力(最大剪力、最大弯矩)以及支撑轴力的影响。结果表明:采用三轴固结不排水(CU)有效应力强度参数得到的围护结构变形和内力结果最小;采用十字板不排水抗剪强度计算的结果相比有效应力强度参数结果无明显规律;直剪固结快剪和CU总应力强度参数计算得到的结果较为接近,相比于有效应力强度参数结果,最大位移增量约为6%,最大水土压力增量为4%~5%,最大弯矩和剪力增量为7%~8%;总体来看,目前上海基坑规范采用固结快剪总应力强度参数进行围护结构设计相比采用有效应力强度参数偏安全。