淤泥固化土动力特性及在直立护岸抗震分析中的应用

以大连临空产业园填海造地项目为背景,开展淤泥固化土动力特性试验研究。运用FLAC^(3D)有限元软件对不同地基处理方案的直立沉箱护岸在地震作用下进行动力响应模拟。从加速度响应、孔压与有效应力、残余变形等方面定量评价直立沉箱护岸结构的抗震安全性。动力特性试验结果表明:阻尼比与剪切应变和固化剂掺量呈正相关,且围压越高,阻尼越小。数值分析结果表明:在地震作用下,不同的地基条件下加速度放大系数呈现出不同的峰值;沉箱下方砂土层不液化;淤泥固化土地基上沉箱的残余变形小于原状淤泥地基且高水位能减小残余变形,提高沉箱的安全性。研究成果可为类似港口工程抗震设计提供参考。

交通荷载下软土复合地基海底沉管隧道动力响应特性分析

以港珠澳大桥沉管隧道管节为研究对象,利用MIDAS GTS NX软件建立三维动力有限元模型,采用界面单元模拟管节接头,通过施加重载车辆模拟振动荷载,对沉管隧道管节以及高压旋喷桩软土复合地基的动力响应特性进行分析。研究结果表明:车辆振动荷载可诱发海底沉管隧道管节及其复合地基产生明显的环境振动效应。当120级挂车以80 km/h的运行速度通过海底沉管隧道时,在沉管隧道管节接头处产生的最大竖向位移量达3.21 mm,最大加速度峰值达17.77 mm/s^(2);高压旋喷桩复合地基顶面最大位移达1.98 mm,加速度峰值达2.38 mm/s^(2)。沉管隧道管节接头处加速度振动级达81.9 d B,重载车辆运行对软土复合地基海底沉管隧道动力稳定性的影响不可忽视。

疏浚淤泥固化土路基动力特性研究

为实现疏浚淤泥固化土的资源利用,探究其作铁路路基填料的动力特性,以山东泰安大清河河道清淤工程为背景,针对疏浚淤泥固化土开展动三轴试验,分析不同配比下的动应力-动应变关系和阻尼比等特性。结果表明:不同配比试样动应力-动应变关系曲线变化趋势大体一致,双掺粉煤灰比单掺水泥的试样在相同条件下产生更大的剪应变;各配比下试样的阻尼比变化趋势基本一致;阻尼比随着动剪应变的增加先减小再显著增加,最终单掺试样的阻尼比稳定于30%左右,双掺试样稳定于10%~20%;得到土样累积塑性变形随振动次数的拟合对数曲线,并评估得到各试样的累积塑性应变均满足动力稳定需求,能为淤泥固化土用作铁路路基的研究提供一定参考价值。

软土地基上桩-土-高层结构体系动力特性的振动台试验

为了研究软土地基上桩-土相互作用对高层结构动力特性的影响机理,设计了1:6比例的高层结构-桩-土动力相互作用体系,进行了软土地基上框架结构的模型振动台试验。试验采用层状剪切盒模拟土体的边界,锯末和砂土的混合物作为地基土、以12层钢筋混凝土框架结构模拟上部结构,基础采用3×3群桩基础。通过对比考虑土-结构相互作用(SSI)框架模型和刚性地基框架模型的结构动力特性,总结出本试验中SSI效应对高层框架结构的动力特性影响规律:土体对地震动存在显著的过滤作用,放大土体基频附近的振动,且放大幅度随地震动的加强而减小;小震时土体对加速度峰值起放大作用,而在大震时起减小峰值的作用;考虑SSI效应后,结构的频率降低,阻尼比提高,结构的损伤出现得更晚,发展也更慢。在土体频率处,SSI体系的振型受土体影响显著;在远离土体频率处,SSI体系振型与刚性地基一致。

动力排水固结法对软土力学特性影响的试验研究

本文结合某软土工程地基处理实践 ,从室内试验和现场试验两方面分析了动力排水固结法处理淤泥类软土时 ,软土的结构性和触变性对其力学特性的影响。从而论证了正确认识软粘土的上述固有属性对有效加固淤泥类软土地基的重要性。

软土动力特性动三轴试验研究

许多学者对软土在动力作用下的变形特性进行了大量的研究,并提出了相应的经验公式,但其经验公式参数较多且试验复杂,不易被一般工程技术人员掌握运用。本文采用天津滨海地区软土为研究对象,进行钻探取样、波速测试、室内静力学和动三轴试验,获取该地区软土的静、动力学参数,并利用相对简单的模型对残余应变和软化指数随振次的变化规律采用最小二乘法进行拟合,取得很好的效果。成果表明,利用简单的模型对软土的动力特性进行区域性研究是可行的。该成果可为今后软土动力特性和软土震陷计算方法研究提供参考和基础性资料。

淤泥质软土动态流变特性与流变参数研究

实际调查和理论分析表明,软弱岩土具有流变特性,动态载荷作用加速了软弱岩土的流变行为,成为诱发岩土地质灾害的重要因素和主要动力。在测试分析动载作用下淤泥质软土的流变力学特性基础上,建立了动态黏弹塑性流变力学模型和流变方程,推导出动态流变参数计算式;通过测试,分析了动态剪切作用频率、动态剪切应变、淤泥质软土含水率等因素对动态流变参数影响特性。研究结果对揭示动载作用下淤泥质软土动态流变特性与流变参数影响变化规律,探索软弱岩土突发地质灾害的流变动力学机制等具有一定的理论和现实意义。

淤泥类水泥土的强度特性试验研究

软土地区修建高速公路必须保证的稳定,路基的工后沉降必须控制在允许的范围。某高速公路穿越泻湖软土地区,地质勘察揭示分布大量的淤泥和淤泥质软土,由于工程特性较差,为保证实际工程加固处理的效果,开展了相关淤泥质软土及不同掺入比和不同龄期的水泥土的强度试验研究,分析了水泥土强度增长的因素和复合地基承载力的理论探讨,以确定相应的设计参数,为淤泥质软土的处治方案的确定提供依据。

中国软土及其动力学特性研究的概况

软土由于具有强度低、渗透性小、压缩性高、欠固结以及流变效应等不利于工程建设的特性,通常不被选做天然地基。但当软土以建筑环境或地基夹层存在时,对工程会带来一定的危害。在动力的作用下,软土表现特殊的力学行为,在地震作用有时会产生震陷;位于表层的软土放大效果显著;位于底层的软土有时具有隔震的作用。由于软土在动力学实验方面存在一定的困难,并且缺少软土场地的强震记录,使得这方面的研究受到一定影响。简要介绍了软土的成因及工程特性;总结和归纳了国内外软土的动剪切模量比和阻尼比以及剪切波速等动力学参数的特征,评述了软土动本构关系和地震反应特性等方面的研究进展,在此基础上提出了目前需要进一步开展研究的问题。该项工作对从事软土研究的科技工作者有一定的参考价值。

辽河三角洲相沉积软土动力特性试验

针对辽河三角洲相沉积软土,在固定振动频率f=1.0Hz,固结压力为100、200和300kPa3种情况下进行循环荷载的动三轴试验,分析了不同固结压力下动应变εd、动强度σd与荷载循环次数和动剪应变rd之间的关系。结果表明:在固定振动频率和同一个固结比K的条件下,动强度σd与载荷循环次数在单对数坐标系中具有良好的线性相关性。动剪切模量Gd随动剪应变rd的增大而增大,阻尼比D随动剪应变rd的增大而减小,Gd-rd、D-rd曲线在直角坐标中具有分段性,以应变量在4.0%～5.4%之间出现拐点居多。与其它不同特性的软土相比较,辽河三角洲相沉积软土具有以下特征:(1)动强度指标明显低于其它类软土,(2)阻尼比与剪应变的关系与其它类软土有2个拐点不同,该类软土仅在rd=2×10-3处存在一个拐点。

饱和软黏土动力学特性循环扭剪试验研究

以饱和软黏土的循环扭剪试验研究为基础,阐明不固结不排水条件下饱和软黏土的动力学特性。在循环扭剪和循环三轴两种不同试验应力状态下,通过研究不同围压和不同静、动应力组合下饱和软黏土的应力等效破坏关系和应变等效破坏关系,提出在循环荷载作用下饱和软黏土的循环破坏同样遵循Mises屈服准则,且在Mises屈服准则下,饱和软黏土的循环强度趋于不变量。循环破坏的过程可以等效为一种拟静力弹塑性循环蠕变,建立了饱和软黏土循环累积变形随静荷载、循环荷载以及循环破坏振次之间的关系式。上述结论分别从应力和变形两个方面阐述饱和软黏土的动力学特性,与试验应力状态和围压无关,可以推广到一般应力状态下。

渤海海域软表层土的动力特性

为深入研究渤海海域软表层土的动力特性,在渤海海域多个钻孔钻探取样的基础上,研究了其软表层土的工程物理性质。利用振动三轴试验仪进行了一系列不排水动力试验,分析了渤海软表层土在动荷载作用下的动剪切模量比、阻尼比变化特征,并与陆域同等埋深软弱土进行了对比。利用Hardin-Drnevich模型、Davidenkov模型等开展了软土非线性动力本构关系研究。研究结果表明:在类似埋深条件下的陆域软弱土与海域软表层土动力特性有明显差异;Davidenkov模型对陆域与海域软弱土动剪切模量比曲线的拟合效果优于Hardin-Drnevich模型。

湖相软土动力特性影响因素敏感性分析

考查动应力幅值、振动频率和围压3个因素,进行3因素3水平的正交试验设计,根据正交设计方案进行动三轴试验,研究了循环动荷载下湖相软土的轴向累积应变、动孔隙水压力和动弹性模量等动力特性,并通过敏感性分析探讨了各加载因素对软土动力特性指标影响的显著性。结果表明,动应力幅值对软土轴向累积应变、动孔隙水压力和动弹性模量的影响均十分显著,围压为影响轴向累积应变和动弹性模量的次要因素,而影响动孔隙水压力的次要因素为振动频率。

动力荷载作用下河道淤泥气泡混合土的变形特性试验

为了解河道淤泥气泡混合土(FMLSS)在动力荷载作用下的变形特性,采用室内动三轴试验研究了围压、含水率、水泥掺入量和气泡含量对FMLSS动变形特性的影响。试验结果表明:FMLSS的动应力应变关系曲线符合双曲线关系,在一定的动应力作用下,动应变随围压和水泥掺入量的增大而减小,随含水率和气泡含量的增大而增大;当动应变相同时,FMLSS的动弹性模量随围压和水泥掺入量的增大而增大,随含水率和气泡含量的增大而减小,动弹性模量与动应变的关系曲线为平缓衰减型;含水率和水泥掺入量是影响FMLSS变形特性的主要因素。

昆明某地软土静动力特性分析研究

对比分析了昆明某地软土的静力特性和动力特性。研究表明:昆明某地软土的应力-应变曲线及其归一化曲线都呈典型的双曲线型,应力-应变关系的归一性较差,受围压的影响较大。在动荷载作用下,其动强度大幅度降低,远远低于其静强度,最后稳定在一较低值上。因而,作为地基和路基的软土,在工程建设中应采取相应的防震措施。

西北地区残积淤泥类土的工程地质特性

通过对临夏—临洮、定西—榆中盆地等代表西北地区残积淤泥类土资料的研究和分析 ,系统地阐述了该类土的分布规律及成因、物理力学性质、工程地质特性 .提出该类土是一种分布于西北地区以残积成因形成为主的区域性特殊类型土 ,有别于我国沿海一带分布的典型淤泥质土 ,并针对该类土的工程地质特性 ,提出工程对策 .

高动应力水平下软粘土动力特性研究及应用

软粘土在受到不同应力水平动荷载作用时动力特性差异较大,在低水平动应力作用下土体强度呈现循环弱化并趋于稳定状态,在高水平动应力作用下土体强度会发生循环破坏,高、低动应力水平的临界值称为临界动应力。目前研究大多针对低水平动应力作用下土体强度循环弱化问题。针对烟台港淤泥质粉质粘土开展了一系列动三轴试验,探究淤泥质粉质粘土的临界动应力变化特性及土体在高水平动应力下的强度变化规律,研究了不同围压、不同固结静偏应力和不同超固结比条件下软粘土的动力特性。通过对动强度试验数据的统计分析,给出了土体临界动应力随固结围压的变化规律,得到了综合考虑循环次数、围压、静偏应力和超固结比的土体动强度模型。依据已有的低水平动应力下循环强度弱化模型和建立的高水平动应力下动强度模型,通过二次开发将其在ABAQUS软件中实现,建立了综合考虑不同动应力水平下土体强度循环弱化和循环破坏的有限元数值模型,并通过实例研究了土体强度循环破坏对地基承载力的影响。

加筋软土路基动力特性的影响因素研究

基于土工格栅与软土地基的作用机理,建立了加筋软土接触面变形特性的模拟计算模型;借助有限元数值仿真计算方法分析研究了荷载形式、加筋层数、筋材位置、移动荷载等诸多因素对加筋软土路基力学性能、变形特性的影响。数值模拟计算结果表明:荷载作用形式对加筋软土路基表面位移的影响并不显著;然而即使在移动荷载作用下加筋层数、筋材位置依然能够显著改善软土路基的动力及变形特性。

海洋软土的改进边界面模型在近岸桩基工程中的应用

通过海洋软土的室内物理力学试验,得出海洋软土临界状态线,将此临界状态线引入考虑剪胀效应的应力罗德角,提出了海洋软土的临界状态线参数。以海洋软土临界状态线参数为基础,结合非椭圆边界面函数理论,进一步改进了海洋软土边界面模型。试验测试表明,该海洋软土修正边界面模型能够有效拟合土在循环荷载作用下的累积塑性应变与循环次数之间的变化关系。采用该模型对奉贤滨海海洋生态修复项目中海堤监测设施的桩基础进行数值分析,分析结果验证了该改进边界面模型的适用性。

波浪循环荷载作用下滨海软土水平向动力特性试验研究

为研究海上风电桩基在波浪荷载作用下,产生水平向循环荷载对桩基周围土体动力特性的影响,以唐山地区滨海软土为研究对象,通过室内动三轴试验,研究不同围压、动应力幅值和振动次数条件下对软土水平向动力特性的影响。结果表明:软土水平向动强度随围压增加而增加,随振动次数增加而减小;动应力幅值增大,破坏振次减小;水平向动应变εd随振动次数增加变大,且动应力幅值越大,增速越明显,变化规律遵循Monismith模型;动应力幅值改变时,软土水平向动模量变化明显,当围压减小,动弹性模量减小;曹妃甸软土水平向间具有明显的结构性,不同围压条件下,随动应力幅值增加动阻尼比均表现增大趋势。