软土隧道地表长期沉降的粘弹性流变与固结耦合分析

随着城市地铁的大量投入使用,软土隧道长期沉降问题也得到越来越多的重视.为了研究软土隧道长期沉降随时间的发展规律,采用粘弹性流变模型并耦合太沙基固结理论对软土隧道地表长期沉降进行了分析、预测.结果表明,软土隧道的长期沉降持续时间长,和瞬时沉降相比,长期沉降量也比较显著.计算发现,耦合太沙基固结理论的粘弹性流变分析方法是隧道长期沉降分析的一种简化有效的计算方法.

软土深层调蓄排水管道长期运营累积沉降规律研究

深层调蓄管道因长期承受充放水循环荷载导致运营期产生较大沉降,并可能进一步引起管道泄漏、损坏等,从而影响深隧调蓄系统正常运营与环境安全。针对长期充放水循环荷载导致的软土地层管道沉降问题,采用拟静力有限元模拟得到管道满流荷载导致的地基应力分布,并基于分层总和法与软土塑性应变、孔压随加载循环累积的经验公式,提出了管道下方软土地基长期沉降的计算方法。将该法用于上海苏州河段深层调蓄管道长期沉降预测,分析得到了管底地基未加固条件下管道-地基系统长期沉降演化规律。结果表明因充放水循环荷载具有低频重载的特点,地基沉降的绝大部分由于软土的循环累积塑性应变导致,而由孔压消散引起的固结沉降几乎可以忽略。研究成果可为软土地区深隧排水系统设计和运维安全保障提供有益参考。

欠固结地层盾构施工土体长期沉降分析

为研究欠固结地层中盾构隧道施工后周边地层的长期沉降特性,以及双曲线和指数曲线数学模型预测周边地层长期沉降的适应性,依托广州市某地铁隧道项目进行长期监测。结果表明:欠固结地层盾构施工后的实测沉降数据包含欠固结地层自身沉降和盾构施工引起的地层沉降。以各测点的增量沉降值绘制曲线,当横向土体增量沉降曲线不成槽后,实测沉降基本为欠固结地层的自身沉降。同一平面位置处,埋深越大的测点,其总长期沉降量越小,相对于盾构隧道施工前的地层原始状态,盾构施工后的隧道周边土体呈现密实化趋势。

基于长短期记忆网络模型的堆载作用厂房桩基长期沉降预测

为有效预测堆载作用下厂房桩基长期沉降变形特征,基于长短期记忆网络模型具备的容错性高、记忆功能强等优势,建立了长短期记忆(LSTM)网络预测模型;结合四川省攀枝花市某工业厂房工程,对比分析了指数预测模型和LSTM网络预测模型预测堆载作用下厂房桩基长期沉降变形特征的能力。研究结果表明:LSTM网络预测模型可自动识别复杂数据源中的关键信息,因而可有效表征厂房桩基长期沉降变形的非线性特征,相较于指数预测模型,LSTM网络预测模型具有精度高、误差小等显著优势,可为保障类似厂房长期的稳定性和安全性提供有效理论支撑。

软土路堤地基沉降的粘弹性模型预测法

结合漳诏高速公路路堤工程实际,用Biot固结有限元法对路堤软土地基的沉降作粘弹性有限元分析,研究软土地基路堤的沉降变形特性,预测和控制路堤的沉降变形,满足工程施工需要,为公路工程施工提供有益的借鉴。

软土中桩基工后长期沉降的预测模型

基于软土中桩基工后长期沉降的机理,采用理论分析和工程实际相结合的方法,提出适用于软土中桩基工后长期沉降的预测模型。研究结果表明:提出的预测模型和简化预测模型均可综合考虑地基土体的固结和蠕变,能很好地反映沉降发展的实际情况;但基于土体固结和蠕变对桩基工后沉降的影响程度,对非挤土桩基工后40 d后的实测沉降,可考虑选用简化预测模型进行预测,在其他情况下则宜采用未简化的预测模型进行预测。

不同下卧层盾构隧道长期沉降离心模型试验

离心机模型目前已成为岩土工程中的物理建模的有力的工具之一,它的基本原理是将离心场中加速度放大为地球重力加速度的n倍,用来模拟岩土工程中应力条件。根据相似理论可以推出相同土体固结在离心场中固结时间是原型固结时间的1/n2,故可以利用离心模型模拟隧道长期沉降特性。本文依托上海地铁8号线的工程背景,选择两种典型的下卧层来研究不同地质条件下地铁隧道纵向长期沉降特性。根据模型试验结果,得出一些结论,并对软土中盾构隧道的安全性和适用性评价、结构保护起指导作用。

高铁桩网复合结构路基长期运营沉降模型试验研究

高铁路基沉降控制是保证列车安全性和舒适性的重要因素。随着高铁运营时间增长,软土地区高铁路基长期沉降问题越来越引起关注。针对京沪高速铁路徐沪段某试验段,开展了桩网复合结构路基长期循环动态加载物理模型试验,获得了路基沉降、桩土应力分担及桩身轴力分布的变化规律。试验结果表明:在初始1000次加载时,路基沉降随加载次数增加明显,之后达到稳定;桩上部位置土体变形大于桩身变形,桩侧呈现负摩阻力,中性点位于距桩顶约2/3桩长位置;桩身轴力随加载次数增加而增大,说明桩分担荷载增加,当达到4万次加载后,轴力随加载次数增加不再明显。

基于Burgers模型的软土桩基长期沉降计算方法

软土桩基础的沉降可能会持续几十年,其长期沉降计算一直困扰着广大岩土工程技术人员。笔者基于Burgers模型,建立了桩身和桩端的黏-弹性荷载传递模型,并以此为基础,考虑群桩效应,建立了桩-土-承台变形耦合的软土桩基长期沉降计算模型,并编制了计算程序CLPS。该计算方法能够计算多层软土桩基的长期沉降,而且适用于刚性承台和柔性承台桩基的长期沉降。使用该方法对2处软土桩基进行了长期沉降计算。结果表明该方法计算结果与实测值较为接近,两者最大相差不超过18.8%,最小仅为4.6%;与三维有限元计算结果非常接近,两者最大相差不超过6.7%,且该方法计算效率远高于有限元分析方法。

数学模型在盾构地面长期沉降预测中的应用

收集了在高速公路路基和建筑物地基工后长期沉降预测中较常用的8个数学曲线模型,首次将这8个数学曲线模型用于预测盾构隧道轴线上方的地面长期沉降。采用6个工程算例进行检验,分析结果表明:Gompertz模型和Verhulst模型预测精度较低;Weibull模型、对数曲线模型和泊松曲线模型的预测精度不稳定;修正双曲线模型、邓英尔模型和Mmrgan-Mercer-Flodin模型的预测精度较高,建议可用于预测盾构隧道工后沉降;双曲线模型预测精度较高,且优于修正双曲线模型。

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。

竖向荷载作用下粘弹性地基的单桩沉降

将流变理论引入桩基分析 ,采用 Merchant粘弹性模型来描述地基土体 ,并通过推广的李氏比拟法 ,推导出在竖向荷载作用下粘弹性地基中的单桩沉降计算公式 .理论分析和工程实例都表明 ,地基土体采用粘弹性模型比弹性模型更合理 ,更经济 ,流变理论在桩基分析中的应用值得进一步研究和发展 .

基于实测数据的地铁隧道长期沉降预测模型研究

基于上海地铁二号线的实测沉降数据,运用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)对传统BP神经网络进行了优化,以弥补BP神经网络在网络结构、权值和阈值选择上的随机性以及容易局部收敛等缺陷,据此提出了两种新型隧道长期沉降预测模型,即GA-BP神经网络和PSO-BP神经网络模型;并对比研究了经验曲线、BP神经网络、GA-BP神经网络以及PSO-BP神经网络等模型方法的优缺点及预测效果.研究发现,以上各神经网络模型均取得了较为满意的预测结果,其中PSO-BP神经网络模型的预测精度最佳,且运算速度最快,是文中所提方法中最适用的盾构隧道长期沉降预测模型.

建筑物沉降相邻影响的三维粘弹性计算方法

大量分析表明,建筑物沉降相邻影响问题属典型的三维空间问题,应用三维沉降理论来研究。该文从粘弹性理论的对应性原理出发,通过Laplace变换和物理量替代等数学方法,获得地基在矩形均布荷载作用下的三维粘弹性解答,并以此解答分析一工程实例,结果计算值与实测值较接近。此种理论分析方法具有推导明确,规律性强,简单易行等优点,并可描述地基中任意点在任意时刻的沉降变化,充分反应了软弱土地基沉降的流变特性,具有实际应用价值。

基于LSTM网络模型的高速公路软基长期沉降预测

LSTM网络模型相较于一般曲线拟合方法具有容错性好、记忆功能强等显著优势,可有效识别并保存已有数据中的隐藏信息特征。基于以上优势,构建针对高速公路路基长期沉降预测的LSTM神经网络模型,进一步利用高速公路路基长期沉降特征的时序化特点,基于LSTM神经网络模型对其进行预测,结果表明:所构建LSTM模型可有效表征高速公路路基长期沉降的非线性特征,相比较于指数曲线法而言,其误差低,预测精度较高。

基于粘弹性固结有限元地面沉降和预测

在回顾地面沉降研究现状的基础上,提出基于 Merchant 粘弹性模型,建立地面沉降的二维粘弹性 Biot 固结有限元计算方法,采用 Biot 固结理论进行由降水形成的渗流场与应力场的耦合分析,通过野外勘测和室内土工试验,并运用二维 Biot 固结平面有限元程序计算因开采地下水而引起的地面沉降问题,最后通过工程实例验证了该方法的可行性。

软土地区交通荷载下几种长期沉降模型的分析比较

比较分析常见的三种长期沉降模型,即指数模型、对数模型,双曲线模型,通过计算分析可知三种模型在普通软黏土情况下,能够较好地预测长期沉降,长期沉降模型效果预测较好。超固结土在超固结比小情况下指数模型和对数模型优于双曲线模型,双曲线模型可以计算土体的稳定型累积塑性变形、破坏型累积塑性变形。

飞机荷载作用下超载预压软土地基的长期沉降

为了研究超载预压地基在飞机荷载作用下的长期沉降,通过对温州淤泥质黏土进行室内循环三轴试验,建立饱和软黏土的累积塑性应变模型和累积孔压模型.利用层状弹性理论计算地基中的动偏应力,结合已建立的经验模型得到在交通荷载作用下软土地基的累积塑性应变和孔压消散应变.采用分层总和法计算飞机荷载作用下温州机场跑道超载预压地基的长期累积沉降,将计算沉降值与实测沉降值进行对比,验证了饱和超固结土不排水累积塑性应变模型和累积孔压模型的合理性.

考虑应力应变时间效应的桩基长期沉降计算方法

土体的应力应变时间效应对桩基长期沉降有重要影响。在长期荷载作用下桩基的沉降主要包括两个部分:桩尖刺入量和桩底土体的蠕变压缩沉降。采用Mesri蠕变模型描述土体的蠕变行为,用桩的Mindlin应力公式计算桩端和桩侧荷载在桩端平面以下产生的附加应力,用Boussinesq应力公式计算承台分担荷载产生的应力。分别给出了桩尖刺入量和桩底土体蠕变压缩量的计算方法,从而提出了一种考虑土体蠕变效应的桩基长期沉降计算方法。计算结果与桩基长期监测结果较为吻合,表明在获得可靠的计算参数后可用提出的方法估算桩基长期沉降。

硅基磁流变粘弹性流体制备方法与流变学特性研究

针对磁流变液的静置沉降和磁流变弹性体控制范围小的问题,以六甲基二硅氧烷和聚二苯基硅氧烷的反应物作为磁流变材料的载体,加入特殊的添加剂,采用球磨分散方法,研制出了4种不同组分磁流变粘弹性流体(MRVF)样品。采用奥地利安东帕高级旋转流变仪(MCR-301)对上述样品进行了流变学性能测试。实验表明在剪切率为200s-1,磁感应强度为0～0.9T条件下,剪切应力的调节范围为5～120kPa;根据剪切应力与剪切率的关系曲线,采用高斯函数描述其本构模型,并运用最小二乘法辨识其模型参数;在25～80℃温度范围内测试了磁流变粘弹性流体的温度衰减特性,其剪切应力衰减不超过10%;经3个月静置观察,磁流变粘弹性流体的沉降率低于4%。