砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。

砂土地基中螺旋锚上拔承载特性试验与理论研究

目前多锚片螺旋锚上拔承载的理论研究需人为引入临界埋深比和临界间距比的概念,这将一个连续演化问题割裂成多种特殊工况,但两个临界值的取值标准又存在不统一的问题,导致理论的工程应用存在风险。基于模型试验并结合数字照相测量技术开展砂土地基中螺旋锚上拔承载特性研究,主要得到以下结论:①单、双锚片螺旋锚上拔荷载位移曲线的变化均可分为增长区间和震荡下降区间两个阶段,埋深比越大,荷载峰值越高,但随之增强的土拱效应也导致曲线震荡幅度越显著。②抗拔承载力突破因子Nγ随埋深比的变化曲线存在峰值特征,先快速增大后缓慢减小;下层锚承载力发挥系数η随间距比的增大呈先快后缓的增加趋势。③多锚片螺旋锚的各层锚片对应的破坏滑动面均可用随埋深比增大长短轴比逐渐减小的椭圆来刻画,首层锚滑动面与同埋深下单锚片滑动面形态一致,下层锚滑动面的椭圆长短轴之比受到间距比变化的影响可分为3个阶段。④多锚片螺旋锚的首层锚和下层锚各自有3种滑动面工况,对应3种力学模型,这取决于埋深比和间距比,螺旋锚总的上拔承载力学模型由它们组合而成。⑤推导建立了多锚片螺旋锚上拔承载力计算方法,该方法可以考虑任意锚片数量、埋深比和间距比,并通过对4个松砂和中密砂地基中试验案例的计算验证了该方法的有效性。

砂土中多锚片螺旋锚上拔承载力计算方法研究

对于砂土中多锚片螺旋锚上拔承载机理和承载力学模型的研究,目前存在人为引入临界值将连续演化问题分割为特殊工况,但临界值取值标准又难以形成统一认识的问题。基于数值模拟分析了砂土中螺旋锚锚周土体滑动面的连续演化规律和理论表征方法,并进一步研究砂土中多锚片螺旋锚上拔力学模型和上拔承载力计算方法。所得主要结论为:1)多锚片螺旋锚上层锚的承载性状仅与其埋深比有关,与单锚表现一致;2)随着间距比的增大,下层锚承载性状受间距比的影响逐渐减小,直至独立承载;3)各层锚片锚周土体滑动面均可用椭圆的部分圆弧刻画,间距比很小时,椭圆的长短轴比取决于间距比而与埋深比无关,其余情况下椭圆的长短轴比均随埋深比的增大而减小;4)多锚片螺旋锚的上拔承载力学模型可通过各层锚的承载模型组合而成,下层锚力学模型的演化受埋深比和间距比的影响可分为3个连续阶段;5)与3个试验案例的对比计算证明了连续演化+组合式力学模型构建思路的合理性,相应的承载力计算方法也具有较好的精度和稳定性。

砂土中倾斜条形锚板法向拉拔承载特性研究

锚板倾斜埋设时,倾角对承载特性的影响研究尚不充分,倾角与埋深耦合控制锚板承载机制的规律还不明确。基于模型试验和数字照相测量技术开展了砂土中倾斜条形锚板的承载特性研究,得到了以下4点认识:①锚板上拔承载因子Nγ随埋深比增加呈先快后缓的增大趋势,直至趋于一渐近值,倾角越大,上拔承载因子增速越快。②承载力增长系数Ki随埋设倾角增加表现为非线性增大,而随埋深比的增大则呈整体下降趋势,速率先快后慢,且埋深比越大,埋设倾角对拉拔承载力的影响越小。③锚周土体滑动面随埋深比和埋设倾角的演化可用椭圆来刻画,该椭圆的长短轴比随埋深比的增大而减小,两者之间可用幂函数来表征;埋设倾角对椭圆大小没有影响,将同埋深比水平锚板滑动面椭圆转动一定角度可得到倾斜锚板滑动面椭圆,该角度可表达为埋设倾角的二次函数。④采用等效路径法可将浅埋水平锚板拉拔力学模型推演至深埋倾斜锚板拉拔力学模型,使得在埋深和倾角全域内构建锚板拉拔力学分析模型成为可能。

振动场与渗流场耦合作用下隧道围岩响应试验研究

为探究地震灾害下水下公路隧道渗漏演变过程,开展了隧道拱顶渗漏振动台模型试验,对不同地震波类型、峰值加速度和隧道埋深比下砂质围岩漏水漏砂现象及规律进行研究。结果表明:峰值加速度相同、输入地震波不同时土拱形成所需时间不同,漏砂程度不同,但孔隙水压力变化趋势类似;峰值加速度越大,土拱形成所需时间越长,孔隙水压力达到稳定状态所需时间越久;随着拱顶漏砂减弱,围岩内部出现空洞;地震波类型对空洞中心的深度和空洞大小影响显著,地震波峰值加速度越大,空洞越小,但空洞中心的深度几乎没变;地震波类型及峰值加速度对空洞的数量和空洞中心的水平位置基本无影响;隧道埋深比对孔隙水压力影响显著,隧道埋深比越大,漏砂开始减弱的时间越早,越容易在隧道拱顶上方形成多个空洞。

地铁盾构隧道双线施工对地表沉降影响的预测及分析

结合广州地铁12号线双线隧道工程,采用ABAQUS数值模拟方法,分析不同注浆层厚度、埋深比和隧道间距等因素对工程地质条件的影响,并提出相应施工控制措施。研究发现:注浆层厚度与地面沉降量成反比,0.3m为最佳注浆层厚度。地面侧向沉降量随埋深比的增大呈先增大后减小趋势,这与土的拱形作用有关。当2条并联巷道间距越大,左右巷道地面沉降越大;间距越小时,其相互作用越强,在共同受扰的范围内,沉降变形越大,沉降沟呈倒V形。当2条隧道间隔足够大时,2条隧道间的相互干涉作用被削弱,地面沉降变形被视为2条独立隧道沉降变形叠加,形成W形沉降沟。

废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性评价

为准确探明废弃铁矿老采空区的赋存特征,科学评价采空区稳定性,有效防控地表塌陷灾害,以济南市顿丘铁矿老采空区为工程背景,研究了废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性。通过开展地球物理勘探和钻孔钻探,获得采空区的平面及层位分布,构建老采空区三维地质模型,实现采空区赋存特征的立体展现;采用采空区地表变形监测、临界载荷影响深度计算和采空区深厚比分析3种方法评价老采空区稳定性。结果表明:顿丘铁矿2#矿体群开采形成的采空区平面面积为4992.5 m^(2);采空区分为采空纯空区和采空回填区2种形式,层数为2~4层,埋深为38~152 m,厚度为1.6~45.7 m,其中,纯空区最大厚度为10.8 m;2#矿体群开采形成的采空区整体稳定性较差,存在塌陷风险。可见研究方法和结果对铁矿老采空区探测和治理具有一定指导意义。

基于光纤传感及数字图像测试的管-土相互作用试验研究

我国城市化、工业化进程对地下管线的依赖性和需求越来越强,但是近年来相关的重大安全事故频发,亟待加强对管道破坏机理及管-土相互作用的研究。本文基于准分布式光纤布拉格光栅(FBG)技术,在室内开展了一系列平面应变模型试验,利用光纤应变传感器监测了地表加载作用下埋地管道的受力变形特征,据此提出了由应变测值反演管周土压力的计算方法;同时,利用粒子图像测速(PIV)技术获取了管道周边土体的变形规律,并和光纤监测结果进行了对比分析。试验结果表明:采用FBG传感技术,可以有效获取管周土压力分布及土体应变的演化过程;不同埋深率情况下管周土体的变形破坏模式有较大的不同,土拱效应随管道埋深增大而变得更加显著。相关结论为进一步认识埋地管道的灾变机理、提高监测预警水平,提供了一定的参考。

基于几个黄土物性参数的震陷判定研究

依据试验数据,研究了含水量、孔隙比和埋藏深度对黄土震陷性的影响规律,结果显示,黄土震陷临界含水量随着动应力的增加而减小,浅层黄土较深层黄土水敏性更强,在50~80kPa之间,临界含水量有一个急剧下降的特征;在典型黄土地区,黄土的孔隙比小于一定数值(宝鸡地区0.73、兰州地区0.86)时,震陷不会发生;在天然含水量情况下,黄土震陷深度曲线随动应力的增加经历了一个从平稳、快速、再收敛至最大震陷深度的发展过程。

不同埋深比下浅埋隧道稳定性的上限分析

在线性破坏准则下,采用极限分析上限法对浅埋隧道的围岩压力和稳定系数进行理论推导,并且采用序列二次迭代算法进行优化求解。研究表明:对于浅埋隧道,埋深较大的地段其支护反力会较大,在施工过程中应注意和加强支护,但由于围岩的自稳能力也较强,故隧道的稳定性会较好。

浅埋大跨偏压隧道的破坏模式分析

为研究浅埋大跨偏压隧道破坏模式,利用有限元强度折减法对三心圆曲墙式断面隧道和马蹄形断面隧道在不同埋深、坡比工况下的塑性应变和安全系数进行研究,得到隧道的破坏模式及发展规律:无偏压条件下,随着埋深增加,三心圆曲墙式断面隧道最大塑性应变由拱肩向下转移到边墙附近,而对于马蹄形断面隧道,当埋深较浅时,在拱肩和边墙出现破裂面,随着埋深的增加拱肩的破裂面逐渐向边墙脚转移;当存在偏压时,三心圆曲墙式断面隧道浅埋侧先破坏,随着埋深的增加,最大塑性应变由浅埋侧拱肩移到浅埋侧边墙位置,对于马蹄形隧道,破裂面从浅埋侧拱肩和深埋侧边墙转移到墙角;在同一埋深条件下,三心曲墙式断面隧道安全系数高于马蹄形隧道安全系数。

埋藏深度对醉马草种子萌发与幼苗生长的影响

通过室内控制试验探究醉马草种子萌发及幼苗生长对不同埋藏深度的响应,结果表明:醉马草出苗速率随着埋藏深度增加呈先增后降趋势,1cm和2cm埋藏深度时出苗速率最大,同时发芽势(86.67%、72.22%)和萌发指数(1.83、1.66)均显著高于其他埋藏深度(P<0.05);醉马草种子在0~8cm埋藏深度范围内萌发率均在66.67%以上,但是出苗率在1cm和2cm埋藏深度时最高,分别为90%和88.78%,当埋藏深度≥4cm时会抑制出苗,埋藏深度9cm时不再萌发;随着埋藏深度的增加,醉马草茎长、幼根长和幼苗总长都呈先增加后下降的趋势,总茎长在4cm埋藏深度时最长(116.71cm),幼苗总长在2cm埋藏深度时最长(192.23mm),幼根长度在1cm埋藏深度时最长(97.37mm),而根茎比则随着埋藏深度的增加逐渐降低。总之,醉马草种子萌发出苗最适埋藏深度为1~2cm,当埋藏深度为9cm时种子不再萌发。

高层建筑结构嵌固部位的选取

高层建筑在进行结构计算分析时,必须首先确定结构的嵌固部位,结构嵌固部位的选取有各种不同情况,如设有地下室,但其层数或多或少;不设地下室,基础形式不同等。如何正确选取结构的嵌固部位,是高层建筑结构计算分析的一个重要环节,它不仅关系到结构中某些构件内力分配的准确性,而且影响结构侧移计算的真实性,以及结构局部的经济性,因此要重视结构嵌固部位的选取。

上软下硬复合地层盾构隧道开挖面稳定性分析

针对上软下硬复合地层条件下盾构隧道开挖面的稳定性问题,依托深惠城际2标实际工况,分析不同软硬比及土体参数对开挖面极限支护压力的影响。利用颗粒流数值模拟分析土体的失稳模式,借助极限分析法建立符合开挖面失稳轮廓的理论计算模型,将理论计算结果与既往文献及实际工程进行比较分析。结果表明:当隧道开挖面主动失稳时,变形主要集中在软土层,硬岩层的变形较少;随着开挖面软硬比的增大,隧道开挖面的极限支护压力也增大;开挖面的极限支护压力与隧道埋深比无关,与土体内摩擦角成反比。

驿城区原状黏性土动力特性试验研究

为研究驿城区各类黏性土的动剪切模量G和阻尼比λ随埋深的变化特性,对驿城区不同埋深下的各类原状黏性土进行系列动三轴试验,试验结果表明:(1)对于基础物理性质相近的原状黏性土样,埋深越深,动剪切模量越大,阻尼比越小。(2)埋深越深,原状黏性土的最大动剪切模量越大,两者符合指数关系。(3)埋深越深,原状黏性土的G/Gmax-γ曲线越偏向右上方,λ-γ曲线越偏向右下方;埋深对粉质黏土的G/Gmax-γ和λ-γ曲线的影响均大于黏土。(4)总结了G/Gmax-γ和λ-γ关系曲线随埋深变化的拟合参数值,可对实际工程提供一定的参考价值。

半干旱风沙区黄柳幼苗生长发育对沙埋的响应

以科尔沁沙地黄柳(Salix gordejevii)幼苗为研究对象,通过0 cm,10 cm,20 cm和40 cm 4个沙埋处理,研究其生长发育对沙埋的响应。结果表明:随着沙埋深度的增加,黄柳幼苗的死亡率增加,存活率下降。沙埋对黄柳幼苗的株高、相对高度增长率,分配到根、茎、叶的生物量和根冠比有显著影响,对绝对高度增长率和生物量无显著影响。轻度沙埋有利于黄柳幼苗高度增加,随着沙埋深度的增加,株高依然增加,相对高度生长率却下降。轻度沙埋使黄柳幼苗的生物量较多地分配到根,随着沙埋深度的增加,较多的生物量分配给地上部分,根冠比下降。说明黄柳幼苗可通过加快茎的生长或改变生物量的分配等方式维持光合作用能力,增加对沙埋的抵御能力。

煤层瓦斯压力及压力梯度影响因素的分析

由于煤层瓦斯压力的影响因素多且复杂,通过建立理论模型,得出了煤层瓦斯压力与煤层埋深、煤岩弹性模量、泊松比、温度梯度和地应力梯度等影响因素的关系式,并结合数值分析,对煤层瓦斯压力与其相关影响因素的关系进行了分析。通过分析得出,煤层瓦斯压力随着煤层埋深的增加而变大,在同一煤层埋藏深度,煤层瓦斯压力随弹性模量、泊松比、温度梯度的增加而降低,随地应力梯度的增加而增大。同时,煤层瓦斯压力梯度随煤岩弹性模量和泊松比的增大而增大,当煤岩弹性模量和泊松比较小时,煤层瓦斯压力梯度的变化率较小,当煤岩弹性模量和泊松比较大时,煤层瓦斯压力梯度的变化速率迅速增加。煤层瓦斯压力梯度随温度梯度和地应力梯度的增大而增大,基本呈线性变化。

高密度电阻率成像法探测高阻目标体实验研究

该文通过室内实验的方法就高密度电阻率法对高阻目标体探测的效果进行了研究,研究了目标体不同埋深、不同放置方式情况下的探测效果。结果表明,高密度电阻率成像法可对高阻目标体进行有效探测,能够获得目标体的三维信息,但相对于低阻目标体而言,其能探测的深度偏小。