被困空腔对T-bar循环贯入软黏土流动特性影响的试验研究

为观测和分析T-bar循环贯入过程中被困空腔对软黏土流动特性的影响,利用Laponite RD、焦磷酸钠和去离子水配制透明黏土,自制由加载设备、CCD相机、激光器和控制系统组成的T-bar循环贯入试验装置,开展T-bar在透明黏土中的循环贯入试验。结果表明:T-bar初次贯入过程中,被困空腔影响土体绕探头的流动,土体不能进入全流动状态;T-bar初次上拔过程中,被困空腔与探头发生脱离,悬浮于探头上方,对土体流动的影响逐渐减弱,T-bar上拔2倍探头直径深度时土体流动不再受被困空腔影响,进入到全流动状态;第2—第10次循环贯入过程中,被困空腔稳定悬浮于土中,不影响土体流动,T-bar贯入1倍探头直径深度时土体流动表现为全流动状态;被困空腔对于T-bar循环贯入测试结果无显著影响,在T-bar初次贯入被困空腔阶段下通过T-bar循环贯入测试软黏土重塑强度是合理的。

霍尔锚落锚贯入力峰值及相应深度的分析

针对霍尔锚在静水中的垂直落锚情况,通过理论分析和物理试验,分析锚质量、触地速度、海床土体强度,以及土体粒径等对霍尔锚贯入力峰值及相应贯入深度的影响。结果表明,贯入力峰值及其对应的贯入深度与锚质量和触地速度呈二次函数关系,与土体粒径呈指数函数关系,以此分别提出霍尔锚贯入力峰值及相应贯入深度的计算公式,为海底结构物强度的设计与防护提供技术支撑。

土体贯入阻力特性研究

在工程建设过程中,地基与基础是重要的一部分,土的物理力学性质则直接影响地基与基础的稳定性。研究表面,土体内部贯入特性对土体的物理力学性质有很大的影响。本文研究影响贯入度的因素,主要方式为,在不同的高度释放物体产生不同的下落速度,观察不同的下落速度对土体贯入阻力有什么影响,测量土体贯入阻力,通过对相关土体贯入度的实验和评测,从而帮助判断土体的粘聚力、含水率等相关参数,这对实现研究土体的物理力学性质及对土体进行分类具有重要意义。

基于透明黏土的取土器贯入扰动变形试验研究

为了解取土器贯入过程中黏土体的扰动变形特性,采用由Aristoflex AVC制成的新型透明黏土及粒子图像测速(PIV)技术,通过可视化模型试验装置进行了不同尺寸的取土器贯入试验。试验结果表明:取土器贯入过程中各截面不同位置处的土体变形规律基本一致,距离管壁越远,变形越小;取土器下部土体整体性较好,且距离中轴线约0.19倍取土器内径范围内的土体剪应变较小,室内试验可切取这部分土体;取土器贯入引起的土体扰动变形主要由侧壁摩阻力及刃脚挤土效应引起,增大取土器内径能有效减小取土器内土体的压缩变形。

黏土中大直径钢圆筒在桩靴贯入时的稳定性研究

某在建水下生产系统附近有自升式平台的频繁桩靴插拔作业,采用了大直径薄壁钢圆筒作为水下生产系统的保护结构,因此钢圆筒在自升式平台桩靴插拔过程中的受力与变形备受关注。开展了离心模型试验,揭示了桩靴贯入过程导致的钢圆筒受力与变形规律;进而应用经离心试验验证的耦合欧拉与拉格朗日数值模拟方法,开展了筒-靴不同相对位置工况下,桩靴贯入对钢圆筒稳定性的影响分析。结果表明:桩靴贯入导致的筒壁附加应力及位移随筒-靴间距的增加而衰减,其衰减程度随筒靴间距的增加而减小,且由于筒靴间距的不同,钢圆筒对应存在两种受力模式。筒靴间距为2倍桩靴直径时,筒身附加应力可达110 MPa,表明桩靴对钢圆筒的影响距离可达2倍桩靴直径以上。

考虑颗粒破碎的砂土中鱼雷锚贯入离散元分析

鱼雷锚作为一种新型深海锚固装置,在海洋油气开发等工程中应用广泛,但目前关于钙质砂海床中鱼雷锚贯入特性的研究较为匮乏。基于离散元方法,对钙质砂地基中的鱼雷锚贯入过程进行了数值分析,通过与已有室内试验结果的对比验证了数值模型的可靠性,数值模拟重点分析了鱼雷锚贯入过程中锚周土体颗粒破碎的演化规律及其对锚体贯入特性的宏细观影响。结果表明:在鱼雷锚贯入过程中,锚尖及锚端周围土体破碎严重,锚侧颗粒破碎相对较弱,颗粒破碎数量随着贯入深度的增加而增加;颗粒速度场分布基于锚体中心轴基本对称,随着贯入深度的增加,颗粒速度场分布范围扩大,颗粒运动速度峰值在贯入过程中先增加后下降;随着贯入深度增加,应力峰值先增加后逐渐减少,在翼板开始接触土体后,应力峰值达到最大值。研究结果可为岛礁工程动力锚贯入设计提供参考。

水下井口吸力桩极限贯入深度研究

井口吸力桩表层建井技术在天然气水合物开采、边际油田开发、军事航道区水下开发等领域具有良好应用前景,但在井口吸力桩安装过程中存在贯入不到位导致水下井口出泥过高引发钻井工况复杂载荷下水下井口失稳难题,有必要开展极限贯入深度研究。基于井口吸力桩贯入阶段力学模型,考虑沉贯阻力和极限吸力,建立了井口吸力桩极限贯入深度模型。结合南海西部X井位工程实例,开展了井口吸力桩表层建井设计,计算了直径为6 m的井口吸力桩贯入过程中的阻力,给出了井口吸力桩极限吸力设计参数。计算结果表明:在南海西部X井位安装井口吸力桩,其极限吸力的主要限制因素为临界吸力和水泵吸力;极限贯入深度主要受土质类型和强度、临界吸力的影响,强度高和渗透性好的土体会导致极限贯入深度减小;X井位井口吸力桩极限贯入深度为26.75 m。本文极限贯入深度的计算分析可为井口吸力桩的设计和现场施工提供技术参考。

船舶应急抛锚贯入深度计算方法对比分析

船舶应急抛锚贯入深度对海底管线的埋深有着重要的参考价值,为深入研究当前船舶应急抛锚贯入深度计算方法在相同工况下的特点及适用性,对基于Young公式和基于有限元模拟的船舶应急抛锚贯入深度计算方法进行分析并作对比。结果表明,两种方法的计算结果总体一致,但基于有限元模拟的船舶应急抛锚贯入深度计算方法得到的贯入深度值较大,这可为相关的海底原油管线保护埋深设置时,船舶应急抛锚贯入深度计算提供参考。

水下结构物重力基础贯入及抗剪性能有限元分析

为提高水下结构物重力型基础的承载能力,有必要将部分结构型钢贯入海床以提高其侧向抗剪性能,参考桩基础的贯入计算以及土力学条件,采用理论公式对于重力基础的贯入和侧向稳定性进行计算。为保证设计可靠性,同时对理论计算进行验证,对重力基础的贯入和侧向稳定性进行了耦合欧拉-拉格朗日显式有限元分析。分析表明:理论计算和有限元分析的结果接近,在设计时可采用理论公式计算值,通过设置一定的安全系数,满足水下结构物重力基础的贯入和侧向抗剪稳定性要求。

三种用标准贯入判别地震液化方法的效果分析

场地饱和砂土液化是工程中普遍存在的不良地质作用,海外工程项目业主多要求采用美国或欧盟标准规范判别地震液化,与中国相关标准规范推荐做法有很大区别。根据标准贯入测试结果,采用NCEER法、Boulanger-Idriss 2014法和抗震规范法,对国内外已发生的230个地震实例的液化判别效果进行分析讨论。结果显示,三种方法的结果基本符合实际,Boulanger-Idriss 2014法成功率最高,抗震规范法最简便且最保守。建议海外项目可采用NCEER法和Boulanger-Idriss 2014法,国内项目可采用抗震规范法。分析结果可为标准贯入判别地震液化评估提供参考。

静力触探贯入阻力影响研究

静力触探作为一种常用勘探手段,广泛应用于岩土勘察工程中。为分析不同条件下砂土静力触探时贯入阻力变化规律,研究以硅质河砂和钙质珊瑚砂为研究对象,在不同密实度和应力状态下开展静力触探试验,揭示贯入过程中的阻力变化机理。研究表明,随着砂土相对密实度的增加,贯入阻力总体呈线性增长趋势;在贯入深度一定时河砂的侧摩阻力与锥间阻力均小于珊瑚砂,其原因为钙质珊瑚砂压缩性较大,同时贯入时阻力的增大会使得贯入模式由剪切贯入转变为压缩贯入。

提高水下振冲中粗砂基床标准贯入度

本文以浏五店岸壁整治工程中1个振冲段落为主要研究对象,从现场实际情况出发,在振冲完成后用标贯进行检测,对标贯检测试验数据进行梳理和汇总,并逐步分析造成标准贯入度达不到设计要求的因素,重点分析如何造成标准贯入度不合格的成因,通过加强措施后,再次进行标贯检测,与第一次标贯试验数据进行对比分析,总结相关参数和工艺流程,为大面积施工提供施工依据,从而有效地提高振冲中粗砂基床标准贯入度。

标准贯入试验在黄河流域砂土液化地层判别中的应用

依托济南城市轨道交通6号线某车辆段为例,采用标准贯入试验对工程现场的强夯及未强夯区域进行了试验点位锤击数采集,并基于砂土液化的计算判别方法,对比分析了各区域的砂土液化情况。通过工程实例验证了标准贯入试验对于黄河流域轨道交通行业的砂土地层液化现象提供判别方法的可行性,以期为轨道交通工程建设提供安全保障及参考依据。

黄土地区标准贯入试验研究

标准贯入试验在工程勘探中有举足轻重的地位,常被用来判定基础承载力及预测地基沉降,关乎建筑安全稳定。因此,了解标准贯入试验与土质基本物理指标间的相关性,对基础工程至关重要。文章针对黄土地区,通过标准贯入试验和室内试验,分析了标贯样与不扰动试样间含水率和干密度的变化规律,以及黄土地层标贯击数与地层干密度、含水率、塑性指数的相关性。结果表明,不扰动试样与标贯试样的含水率随深度增加波动幅度变大,而不扰动试样的干密度随深度增加波动幅度变小,标贯试样的干密度随深度增加整体幅度变大;黄土地层的标贯击数与干密度和塑性指数呈正相关,但与含水率呈负相关。试样结果可为后续工程勘探提供参考和依据。

海上大直径超长钢管桩打桩贯入特性及竖向静载试验分析

针对海上大直径超长钢管桩承载力恢复时间长以及现场试验匮乏等问题,依托浙江省宁波舟山港六横公路大桥项目二期工程,对2.0m直径、113m长钢管桩进行初打和复打高应变测试以及静载测试,研究了大直径钢管桩沉桩贯入特性以及不同休止时间的承载力恢复特性。钢管桩沉桩后承载力存在显著的时间效应,沉桩6天后根据复打检测承载力恢复系数达到1.41,沉桩21天后根据轴向抗压试验承载力恢复系数达到2.22,比单桩设计极限值大22.15%。同时实测发现大直径钢管桩内外泥面高差较小,没有明显的土塞效应。该工程现场试验成果可为类似海上大直径钢管桩设计和施工提供技术参考。

船舶应急抛锚贯入深度计算方法研究

本文应用常规公式和有限元CEL大变形分析法,研究了3.5万吨级船舶7.09 t船锚、20万吨级船舶13.35 t船锚、40万吨级船舶18.8 t船锚在长江电力隧道工程锚地、航道等区域的应急抛锚贯入深度情况。常规公式法计算的最大应急抛锚贯入深度为4.37 m,CEL大变形分析法计算的最大应急抛锚贯入深度为5.33 m,常规公式无法考虑贯入过程中土壤的竖向和横向推力的变化,计算结果相对偏小,CEL大变形法则能考虑多层土壤刚度以及土壤刚度随土层变形增加后的折减,计算精度相对较高。针对地层组成多变的复杂情况,建议采用计算过程客观、精度高的有限元CEL方法。

标准贯入试验在墨西哥某港口地基加固处理中的应用

本文以墨西哥某港口项目为背景,深入探讨了国内外标准贯入试验差异及其影响因素,分析了标贯击数N值的修正方法,将此方法应用于陆域堆场加固处理后的地基对标贯击数N值进行了修正,并对比了国内外标贯击数N值的差异性,旨在为今后海外类似工程提供参考。

基于中国砂土液化数据库的标准贯入试验液化判别方法研究

历史地震液化调查数据是液化判别方法构建、改进以及验证的重要基础,也是检验现有液化认识和理论的主要标准。通过吸收我国集集、巴楚和松原等地震液化数据,将基于标准贯入试验(standard penetration test,简称SPT)锤击数的液化数据量库从121个增至465个。采用该液化数据库,对比研究了我国建筑抗震设计规范液化判别方法(简称建规法)、2个双曲线模型以及循环剪应力比CSR简化方法等4种基于SPT液化判别方法的可靠性。结果显示:2个双曲线模型能够很好地判别液化和非液化数据,成功率超过85%,对液化数据和非液化数据的判别成功率保持均衡;建规法以及CSR简化方法判别结果存在不足;地震烈度为7度区液化数据和非液化数据混合情况较多,不同液化判别公式判别效果均不够理想,而对8度区和9度区液化数据,4种方法判别成功率较高;与以往液化概率判别公式对比,基于CSR计算方法,采用新液化数据给出的液化风险评估概率判别公式虽然采用数据量不同,但公式预测临界线匹配良好;建规法存在明显不足,对饱和砂层埋深大于10 m的深层土液化判别结果过于保守。研究成果可为改进我国规范中液化判别方法提供参考。

基于离散元的EMAS泡沫混凝土贯入力学性能研究

通过贯入力学试验研究特性材料拦阻系统(EMAS)泡沫混凝土在破碎碾压过程中的力学性能,并分析了冻融作用对其压溃强度及吸能效果的影响.在初步建立泡沫混凝土离散元模型的基础上,提出“虚拟试验法”,以获得泡沫混凝土离散元模型的最佳参数组合.通过模拟抗压强度试验证明了模型仿真精度可达97.7%.在此模型的基础上,研究了混凝土子颗粒及孔隙颗粒的半径和力学参数对材料贯入力学性能的影响.所提出的EMAS泡沫混凝土材料离散元模型可为EMAS拦阻过程仿真提供更为精确的研究方法.

利用近场动力学方法模拟隧道掘进机滚刀三维贯入破岩

近场动力学方法是一种非局部无网格数值方法,在模拟固体的动力损伤断裂方面具有优势,首次提出采用近场动力学方法模拟隧道掘进机(tunnel boring mechine,简称TBM)滚刀三维贯入破岩,并模拟了7组试验来验证。通过模拟压头贯入试验,展示了近场动力学方法模拟刀具贯入破岩的可行性。同时,提出了非线性短程力接触模型,证明了该接触模型可以较好地反映TBM滚刀法向力随贯入深度的变化趋势,还能够反映滚刀在贯入过程中与岩石接触面积的变化情况。利用所提非线性短程力接触模型模拟了5组不同围压作用下的TBM滚刀三维贯入试验,并与试验结果比对。模拟结果表明,提出的接触模型能够计算滚刀峰值力随不同围压的变化,并且可以得到合理的岩石表面破坏形式。近场动力学方法使用简便,仅需要两个标定参数便可以模拟TBM滚刀三维贯入破岩,具有实际工程应用前景。