非均质土体中盾构隧道开挖面支护力上限分析

基于对数螺旋破坏模式,考虑黏土的非均质特征,采用极限分析上限法推导了盾构隧道掌子面支护力计算公式,通过优化计算得到了不同条件下的最优上限解。采用该破坏模式与已有的模型试验、工程实例进行对比,验证了在非均质土中采用双对数螺旋极限分析上限法的适用性;同时详细分析了在土体不同参数条件下,隧道掌子面支护力、滑动面范围的变化趋势以及工程影响,结果显示在非均质土中,掌子面支护效率的主导因素是初始黏聚力与掌子面超前核心土,最后通过归一化处理得到了非均质土中极限支护力的设计推荐图,可为工程中初步确定盾构隧道掌子面支护压力提供理论依据。

非均质土中基于虚土桩法的桩基纵向振动

在考虑桩底有限土层影响的情况下,研究非均质土中桩在纵向振动荷载作用下的动力特性.在将桩截面积范围内有限层桩底土模拟为虚土桩的基础上,建立虚土桩-土、桩-土耦合振动模型,采用复刚度传递多圈层平面应变模型建立桩、虚土桩与桩侧土的纵向振动动力方程,利用桩-土、虚土桩-土以及虚土桩-桩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动力响应的影响,得到一系列桩顶速度导纳曲线、时域反射波曲线以及复刚度曲线表现规律图.

双向非均质土中基于连续介质模型的桩动力响应特性分析

在三维轴对称条件下,基于连续介质模型进行纵、径双向非均质土中桩的纵向动力特性研究。首先,根据桩周土体的纵向成层性和桩身截面性质,沿纵向划分多层,再对纵向每一层沿径向划分足够多圈层,每圈层视为均质土。然后建立每圈层土体的三维波动方程和每段桩身动力平衡方程,结合边界条件以及连续接触条件,从径向最外侧到最内侧、纵向最底层到最顶层依次进行桩-土耦合动力方程求解。最终利用阻抗递推法得到纵径双向非均质土中桩顶频域响应解析解和时域响应半解析解。通过所得解进一步研究各种纵径向非均质工况,得到相应的桩-土耦合振动特性。

蓄水单坑非均质土土壤水分运动的数值模拟

针对蓄水坑灌法中非均质单坑土壤水分问题 ,建立了数学模型 ,并采用 ADI(交替方向隐式 )差分法进行求解以模拟非均质土土壤水分运动规律。物理模型试验验证表明其与数值模拟结果基本相符 ,说明将此方法用于果树单坑灌溉入渗问题的研究是行之有效的 。

三维非均质土中粘弹性桩-土纵向耦合振动响应

在考虑土体三维非均质性情况下,对变截面粘弹性桩的动力特性进行研究。首先,结合边界条件,利用复刚度传递平面应变土体模型求得纵向不同性质桩侧土层的复刚度,进而对各段变截面桩身从下往上逐段推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩基振动的频域响应解析解;然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应半解析解;最后,研究分析桩土参数对桩顶动力响应的影响,得到了桩顶频域和时域响应的规律性,为桩基础的抗震设计和桩的完整性检测工作提供新的理论依据。

非均质土中桩端扩散虚土桩法的桩基纵向振动研究

根据桩端土应力扩散的规律,建立了桩端扩散虚土桩模型。基于该模型对非均质土中桩-土纵向耦合振动进行研究。利用复刚度传递多圈层平面应变模型,得到桩与虚土桩桩侧土的剪切复刚度。结合边界条件、初始条件和连续条件,对扩散虚土桩和实体桩动力方程从底层往顶层逐层进行求解,得到桩顶动力响应的频域解析解和时域半解析解。通过对桩端扩散虚土桩扩散角、扩散层厚度、桩侧土非均质性和桩长的影响进行计算分析,得到基于扩散虚土桩法桩-土纵向振动响应特性。研究结论可为桩基础动力设计和动态检测提供理论依据。

非均质土中海上风电单桩基础动力响应特性

采用有限元分析软件ABAQUS建立了非均质土中海上风电单桩基础数值计算模型,将桩基础受到的波浪、洋流及风荷载等效成双向对称循环荷载,对水平循环荷载作用下桩身水平位移、桩身剪力、桩身弯矩和桩侧土抗力进行了研究,并对不同循环次数下桩身水平位移进行了对比分析.研究表明,桩身水平位移随时间变化逐渐累积,随着循环次数的增加,泥面处桩身最大位移发生的时间点滞后;桩身剪力出现负值;桩身弯矩最大值发生在浅层土体;桩身外壁土抗力曲线随时间的变化在埋深约2/3处出现分界点,分界点上下范围内土抗力变化规律正好相反,在淤泥土和粉砂土分界面处增加显著;不同时间点桩身内壁沿埋深承担的荷载基本不变.

海上风电单桩基础周围非均质土体横向土抗力分布特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立了非均质土中海上风电单桩基础数值计算模型,将波浪、洋流、风荷载等效为双向对称循环荷载,分析了同一循环过程中不同埋深处和相同埋深处不同循环过程中桩身内外壁土抗力沿桩环向的变化规律。研究表明:随着循环次数的增加,在淤泥土和粉砂土层分界面处,桩身内壁土抗力沿桩环向呈先增加后减小交替分布;桩身外壁被动土压力减小,而主动土压力增大;泥面处桩身外壁被动土压力变化程度较大,随着埋深的增加,主动土压力变化程度较大;桩身内壁主要承担荷载的位置由两侧转向中部。

孔压静力触探试验(PCPT)在非均质土勘察中的应用

为了获得非均质土的力学指标,进行了非均质土中孔压静力触探试验(PCPT)研究。通过引入钻机引孔配合施工工艺与采用多重护管的施工手段,解决了在非均质土层中孔压静力触探试验无法满足设计深度的问题,从而实测得非均质土的锥尖阻力(q_(c))、侧壁阻力(f_(s))、探头倾角(l)及动孔隙水压力(u_(2))。通过对上述指标分层统计分析与计算,获得非均质土的不排水剪切强度与内摩擦角指标,为建设工程提供地基基础设计重要的岩土参数。

基于光纤感测技术的非均质土体变形室内试验研究

本文在室内建立含黏土夹层的非均质砂土模型,采用光纤感测技术和千分表测量相结合的技术手段测量土体模型在饱水、排水过程中的土体变形规律。研究了承压含水层排水固结和地下水回灌作用下的土体变形,分析变形产生的机理和规律,并评估光纤感测技术测量非均质土体变形的可行性。研究成果对控制土体变形、防治土体地质灾害具有重要意义。

均质与非均质土中水动力弥散规律研究

为探究均质与非均质土中溶质迁移扩散的一般性规律,通过室内柱试验对不同条件下的水动力弥散现象进行观察监测。并利用经典的对流扩散(ADE)模型拟合分析相应的溶质穿透曲线。结果表明:在均质土中溶质浓度对水动力弥散系数和穿透曲线的影响甚微;而溶质迁移流速对水动力弥散具有促进作用,流速越大,水动力弥散系数越大,穿透曲线完成时间越快;同一流速下,水动力弥散系数与砂土的平均粒径存在正相关关系,且平均粒径越大的砂土,受流速影响越大。此外,土壤中溶质迁移扩散时存在明显的尺度效应,一般迁移距离越远溶质水动力弥散系数越大。与均质土壤介质相比,层状土壤的非均质性及不同层状结构对水动力弥散作用更为显著。

非均质土堤的浸润线计算

介绍了在原有堤防上加高培厚 。

非均质土坡稳定性验算方法探讨

土质边坡中的滑面常常切过土体中抗剪强度的最弱部位,并尽可能使其几何长度取极小值。非均质土坡中存在物理力学性质不同的地层和各种几何形状的透镜体,其接触面常常具有较弱的抗剪强度值,常常是滑面切过的部位。本文阐述了非均质土坡中滑面形成机理,给出了非均质土坡确定其滑面圆心的方法。

基于Rayleigh-Love杆理论的非均质土中大直径桩纵向振动（英文）

目的：研究大直径桩横向惯性效应对其动力响应的影响以及与土体径向非均质性的关系。创新点：1.采用Rayleigh-Love杆模型模拟大直径桩,考虑其横向惯性效应;2.所建立的桩土相互作用模型能同时考虑土体的竖向成层性和径向非均质性。方法：1.采用Rayleigh-Love杆模型模拟大直径桩,建立桩土体系纵向振动控制方程（公式（1）和（4））;2.通过求解方程,得到桩顶纵向振动频域响应解析解（公式（15））和时域响应半解析解（公式（16））;3.通过参数分析的方法,研究横向惯性效应对桩顶响应的影响以及与桩身参数和桩周土径向非均质性的关系（图2～9）;4.通过与工程实例的对比,证明本文解的合理性（图11）。结论：1.考虑横向惯性效应时,桩底反射信号后移,导致桩的计算长度大于其实际值;2.横向惯性效应的影响程度随着桩身半径、泊松比、桩周土软化范围和软化程度的增大而增强,随着桩身混凝土强度等级、桩周土硬化范围和硬化程度的增大而减弱;3.考虑横向惯性效应时的计算曲线与实测曲线更为吻合。

成层非均质地基一维固结方程半解析求解

针对成层地基和变荷载下非均质地基固结研究不成熟的问题,首先获得了土体渗透系数和压缩系数均随深度任意变化的成层非均质地基一维固结方程及其半解析解和计算程序;然后以渗透系数和压缩系数是深度的多项式函数的非均质地基为例,对多层非均质地基的一维固结性状进行了研究;最后通过典型的算例,对多层地基的一维非均质固结性状与一维非线性固结性状进行了分析比较。研究结果表明:采用非均质假定的结果与传统的太沙基固结理论有很大差别,固结系数不是决定固结性状的惟一土性参数。

非均质地基中群桩竖向荷载沉降关系分析

运用剪切位移法计算了桩轴向荷载传递因子。对于桩端采用线性的荷载传递函数,推导了基于弹塑性模型的单桩竖向荷载沉降的解析解。分析过程中考虑了土体强度沿深度线性变化的特性和桩土间的滑移现象,因此更符合大部分土体的实际性状。在此基础上,建立了考虑桩土滑移的桩-桩相互作用系数的计算公式,并将上述方法应用于群桩的分析,获得了群桩的荷载沉降特性。该分析方法克服了目前应用较多的弹性理论方法夸大桩土相互作用的缺点,单桩和群桩的荷载沉降曲线的分析结果和实测数据吻合,证明了该方法的合理性。

桩顶柔性约束下非均质饱和土中管桩扭转振动研究

基于Biot波动方程及Novak薄层法理论,采用非线性弹簧模型近似代替上部结构对管桩的柔性约束,并考虑土体剪切模量沿深度的非均质变化,在求得桩周土和桩芯土扭转动力阻抗的基础上,将管桩扭转振动方程离散成差分格式,最终获得了桩顶柔性约束下非均质饱和土中端承管桩扭转振动的频域响应。研究表明:随着柔性约束参数n、M u的增大,桩顶实刚度在两个参数高、低区段内数值不变,中间随n、M u逐渐增大,而T 0的影响则与之相反;动阻尼随n、M u、T 0的变化呈现出近似的正态曲线分布模式;增大土层非均质系数a,将使桩顶实刚度逐渐增大,动阻尼迅速减小,且最终保持不变。

桩底沉渣对桩的纵向振动特性影响研究及应用

在桩底有限土层采用虚土桩模型情况下,对桩底沉渣对非均质土中桩的动力特性的影响进行了研究。首先,将桩端正下方土体模拟为与桩端完全接触的虚土桩模型;然后,对桩侧土采用多圈层平面应变模型,并考虑其径向非均匀性,利用剪切复刚度传递的方法,递推得到了桩侧土作用在桩身的剪切复刚度,结合得到的剪切复刚度,利用阻抗函数递推方法,递推得到虚土桩顶部纵向振动复刚度,将其作为实际桩底的支撑刚度,求解桩顶频域和时域动力响应函数表达式;分析了桩底沉渣特性对桩的纵向振动特性的影响,得到了桩底沉渣对桩基纵向振动响应影响的规律性。最后,利用本文解对工程桩低应变反射波法实测曲线进行了反演拟合分析。

盾构隧道施工对邻近承载桩基影响研究

针对苏州轻轨1号线成层非均质土地基,选用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,建立三维有限元数值模型,研究非均质土中盾构隧道施工对邻近承载桩基工作性状的影响规律。数值计算结果表明,随着成层非均质土中各土层软硬程度差异的增大,隧道开挖会在邻近承载单桩引起明显反弯点,且桩体沉降亦随之增大;位于上软下硬成层土中的承载单桩桩身正弯矩更大,且该正弯矩出现在桩身中上部的反弯点部位,而上硬下软成层土中的承载单桩下部出现更大的负弯矩;与均质土中同位置承载单桩相比,位于上软下硬成层土中承载单桩桩顶及桩端轴力均更大,而位于上硬下软成层土中承载单桩桩顶轴力则更小。不同竖向集中荷载作用下,非均质土中盾构隧道开挖引起的承载群桩中前桩水平位移沿桩身分布与同位置承载单桩重合,后桩挠曲程度小于承载单桩;盾构隧道施工对承载群桩内力的影响明显高于对变形的影响。