饱和砂土地基中吸力式桶形基础水平承载力研究

吸力式桶形基础不仅承受着上部结构及自身所引起的竖向荷载,还受到波浪、海流、海风等引起的水平荷载作用,在高纬度海域冬季还可能受到海冰的长时间挤压作用。利用三维有限元模型,研究饱和排水砂土条件下吸力式桶形基础的水平极限承载力和失稳模式,分析缓慢施加水平荷载时吸力式桶形基础失稳破坏机制,探讨不同长径比的桶形基础承载性能,研究桶体内外壁土压力分布情况和转动轴位置,并根据极限平衡解法,推导出饱和砂土地基桶形基础水平极限承载力计算公式。研究结果可为砂土地基条件下的吸力式桶形基础的设计提供参考。

大厚度饱和砂土液化治理试验研究

饱和砂土液化地基治理是工程建设中面临的一大难题。某拟建电厂工程针对大厚度的饱和砂土液化地基,通过采用大直径振冲碎石桩复合地基的处理方法,开展了大厚度饱和砂土液化地基治理的现场试验研究。试桩施工结束后,通过采用载荷试验、超重型动力触探试验等原位测试方法,对桩间土、桩体及复合地基的承载性能、变形参数及液化处理效果进行了评价和分析,取得了大量可靠的试验数据,对类似工程具有一定的参考价值。

垂向动载荷下桶形基础响应实验研究

对垂向动载荷作用下吸力式桶形基础(简称桶基)响应进行离心机实验模拟。结果表明,在垂向动载荷作用下,当载荷幅值超过一定值时,桶基周围砂土软化甚至液化,发生明显的沉降。桶基周围土体的沉降随着载荷幅值的增加而增加。由于液化区的滤波和对动载的衰减作用,发生沉降的范围有限,离桶壁约一倍桶高距离。超孔隙水压从桶基边沿水平向逐渐衰减,从土面开始往下逐渐衰减到零。桶基周围砂土完全液化的厚度随载荷幅值的增加而增加,最大值约为桶高的40%。

砂土中宽浅式复合筒型基础刚度退化试验研究

针对有分舱宽浅式复合筒型基础和无分舱宽浅式复合筒型基础,对2种不同结构形式的基础首先在干砂和饱和砂中进行单向水平加载试验,然后对其进行双向循环加载试验,研究2种不同结构形式的基础的动态承载能力和刚度退化现象。结果表明,分舱板的作用增强了宽浅式复合筒型基础的动态承载能力,提高了复合筒型基础的耗能能力,可延缓筒型基础的刚度退化。

水平动载下桶型基础周围土体软化的离心机模拟

为了探讨海洋平台桶形基础在水平动载荷下的响应特性,为实际工程设计提供依据,本文以等效动冰载作用为例,对饱和砂土地基上桶形基础的动力响应进行了离心机实验研究。通过实验发现,沿深度方向,孔隙水压力从土体表层到土体下部逐渐减小,当土体表层已液化,下部土体(桶底面高程位置)的孔隙水压力增加还很小,桶的总承载力降低约17%。;沿水平方向,孔隙水压力发展从桶壁近区到远处逐渐衰减,在离桶壁3%桶直径处,液化指数(孔隙水压力除以初始有效应力)已为1.0,在离桶壁23%桶直径处,液化指数为0.4。随载荷幅值增加,土体软化、液化发展加快;在实验范围内,随压重增加,上部土体影响增加;在桶直径一定条件下,土体响应随桶高的减小而增加。

饱和砂土中桶形基础承载力的实验研究

桶形基础是近年开发的一种新型的可广泛应用于海洋工程结构的基础形式。由于多种优越性而受到各国石油部门的重视,并引起许多研究人员的关注。通过在饱和砂中的单桶和四桶基础模型实验,研究了桶形基础的静承载特性。分别进行了垂直方向和水平方向的加载实验,其中,四桶基础水平方向加载又分为沿四桶中心构成的正方形的平行边方向和对角线方向施加,得到了载荷位移曲线,对单桶和四桶基础承载力特性,以及加载方向和速率的影响进行了分析和比较。

液化土层中桶形基础承载力弱化的数值模拟

对动冰载作用下饱和砂土层液化过程中桶形基础承载力的弱化规律进行了数值模拟。建立液化土层的简化计算模型,采用FLAC3D软件分析了等效动冰载作用下土层不同位置的液化度及其主要影响因素;进而将具一定液化度土层的抗力作用等效为沿桶壁的不同刚度的非线性弹簧作用,在给定的位移破坏标准下确定不同液化度土层中桶形基础的承载力,分析液化土层中桶形基础承载力的弱化特征。在文中荷载条件和计算模型下,当土层顶面液化度为0.60、底面液化度为0.06时,土层中桶形基础的承载力降低12%。

动载下桶形基础的沉陷

对水平动载下桶形基础的响应进行了试验研究。考察了均匀土层情况下的沉陷现象。结果表明,由于动载的作用,桶周围土体逐渐软化甚至液化,土体强度降低,桶逐渐下沉。根据试验结果提出了1个简单的分析方法,并与试验结果进行了对比。

挤土桩对土层液化影响研究

本文建立了挤土桩作用下厚液化土层在水平振动下的动力应变模型 ,经过分析 ,得到了振动情况下液化发展特性。结果表明 ,桩距为 4～ 6D时可使液化土的物理力学性质得到改善 ,液化危害性降低 ,液化的发展速度变速 。

地震荷载作用下筒型基础对砂土抗液化性能的影响分析

为给近海风电筒型基础的抗震设计提供参考,通过数值模拟软件FLAC 3D,分析地震荷载作用下筒型基础对土体抗液化性能的影响。重点研究筒型基础内部及周围土体的孔隙水压力、竖向沉降和总应力的变化规律。结果表明:筒型基础顶面竖向荷载的施加以及筒壁侧向环箍效应有利于提高土体抗液化性能;土体沉降与地震作用时间及地震波波动峰值相关,地震作用后筒内顶部土体沉降量最大。

饱和砂土地震液化机理分析及地基处理的应用

饱和砂土在地震荷载作用下极易发生液化,对工程建筑造成危害。本文探讨了地震力作用下饱和砂土的液化机理。通过实例说明CFG桩和碎石桩共用具有明显的抗液化效果,并提出CFG桩和碎石桩抗液化,需进一步研究的问题。

等效动冰载下桶形基础的响应

对饱和砂土地基上等效动冰载下桶形基础的响应进行了实验研究。考察了均匀土层情况下的变形和影响区域,对承载特性进行了分析。结果表明,由于动冰载的作用,桶基周围土体逐渐软化甚至液化,土体强度降低,桶逐渐下沉,桶周围影响逐渐扩大,但是变形和影响区的发展逐渐达到一个稳定状态。该稳定状态可以作为工程设计时的一个重要参考。

强夯碎石桩加固地基的试验研究及工程应用

鉴于用普通强夯法加固饱和粉土、淤泥质粉土地基时功效低的现状 ,在分析强夯加固机理及特点的基础上 ,提出了用强夯碎石桩加固地基的方法 ,现场试验区强夯碎石桩复合地基的测试及荷载试验表明 ,该法不仅大幅度提高了饱和粉土地基承载能力和变形模量 ,而且扩大了强夯法的有效影响深度 ,消除了下卧砂层的液化特性 ,该法的工程应用结果表明 。

土石坝饱和砂土地基地震液化及加固措施研究

土石坝是水工建筑物之一,一般由土或石料或当地材料筑成。饱和砂土地基是土石坝地基基础之一,关于其地震液化的研究也很多。通过对饱和砂土地基地震液化的产生、动力控制方程和有限元解析的介绍,对实例进行动力响应分析,并阐述加固措施。

雁洲水闸淤泥地基处理

雁洲水闸坐落在第四系海陆交互相沉积(Qmc)的深厚淤泥上,这种软土地基土体强度低、压缩变形大、地震条件下可能产生震陷,淤泥下及其内夹砂壤土层还存在饱和砂土液化问题,需要进行地基处理,以提高地基承载力、减小沉降量、消除砂土液化和震陷,提高闸室抗滑稳定性.经地基处理方案比选,选择了水泥土搅拌桩方案,采用格栅式布置,置换率约30.2%,桩长12 m,桩径600 mm,桩体28 d抗压强度值不小于1.3 MPa.施工完成的搅拌桩质量检测全部合格,可为类似地基的处理提供参考.

振冲碎石桩在厚层饱和砂土液化地基中的应用

针对某场站工程中厚层饱和砂土液化地基,采用大功率的振冲机械设备辅以相应的工程措施进行复合地基处理。施工结束后,采用载荷试验、超重型动力触探试验、标准贯入试验、沉降观测等方法,对桩体及复合地基的承载性能、液化处理效果、沉降等进行分析和评价。试验结果表明,振冲碎石桩对厚层饱和砂土液化处理效果较好,承载力和沉降均满足工程要求。同时也为类似工程中的施工参数选取、检测方法设计、施工注意事项等提供宝贵经验。

地震荷载作用下深厚饱和砂土中桩动力特性试验研究

以某工程为依托,进行1∶20比例缩尺2×1桩基模型振动台试验,输入与当地地震设计反应谱接近的3种地震波,研究深厚饱和砂土场地条件下砂土-桩基-结构动力相互作用响应规律。试验再现液化宏观现象,研究表明:深厚饱和砂土场地对地震波高频部分过滤作用显著;随着地震动强度增大,场地液化程度提高,结构水平运动由高频向低频移动,频带范围变宽。同时,上部结构水平运动放大系数由4.56降低至2.75,但该效应对承台不明显;上部结构及承台在加载过程中相互影响,上部结构对承台的影响较大;砂层中部(距土体表面8D处)桩身弯矩相对于桩顶弯矩对输入地震波峰值加速度敏感度更高,随砂层液化程度增大而显著增大。

粉砂层作为天然地基持力层的稳定性分析

以本钢焦化厂6、7号焦炉综合楼使用粉砂层作为天然地基持力层为例,介绍粉砂层做天然地基持力层时应当特别注意的几个工程地质问题,并利用粉砂的物理力学参数分析评价其稳定性。

强震作用下群桩基础抗液化性能的振动台试验

为研究强震作用下群桩基础抗液化性能优于单桩基础的具体表现形式,依托海南省海文大桥工程,采用振动台模型试验开展单桩、四桩、六桩基础处理液化地基的差异性研究,分析了3种不同工况下饱和粉细砂土层中孔压比、桩身加速度和弯矩时程响应差异及其三者相互关系。研究结果表明:0.35g地震动荷载作用下,3种工况均产生液化现象,饱和粉细砂土层深处的孔压比开始增长时刻及稳定时刻均滞后于浅层;六桩基础完全液化耗时比四桩基础延缓4.41~4.82 s,四桩基础完全液化耗时比单桩基础延缓4.00~4.42 s;随着桩数的增加,同一深度处饱和粉细砂土层中桩身最大加速度及其放大系数均逐渐减小,桩身最大加速度出现时刻逐渐滞后,且随着孔压比的增大,桩身加速度逐渐减小;六桩基础最大弯矩较四桩基础小25.95%~43.50%,四桩基础最大弯矩较单桩基础小28.80%~33.10%,单桩基础最大弯矩出现时刻比四桩基础早1.22~1.27 s,四桩基础较六桩基础提前0.66~0.72 s,且桩身弯矩随孔压比的增大逐渐衰减,说明液化前饱和粉细砂土层具有软化减震作用。可见,六桩基础抗液化性能优于四桩及单桩基础,在液化土层桩基础抗震设计中,可通过群桩基础形式提高其抗液化性能。

饱和砂土地基液化离心机振动台模型试验研究

通过开展饱和砂土地基水平振动的离心机振动台试验,研究了振动液化过程中砂土地基的动力响应沿深度的变化规律,发现在液化过程中,由于剪切模量的变化,液化土层与下部未液化土层之间将形成反射界面,后续传来地震波所携带的能量将通过该界面反射至下部土层,导致其动力响应显著变大;同时发现土层在经历液化过程后,其抗液化能力会显著提高,但再次地震时,发生过液化的土层的动力响应也将明显增大。研究结果能够加深对于饱和砂土地基中地震动传播规律的认识,同时也可为验证和改进现有评估砂土液化影响的计算方法提供试验数据。