复杂土壤分布特征及暗管排水响应模拟

盐碱地中障碍土层的存在可能会导致排水工程无法充分发挥其应有作用,这对其治理提出了很大挑战。以宁夏回族自治区红寺堡为研究区域,实地取样调查了不同点位的复杂土壤分布特征,基于HYDRUS二维模型分析了不同黏土层位置对于暗管排水流量的影响作用,并提出复杂土壤条件下的排水建议。结果表明,土壤存在弱透水层且无其他治理措施时,土壤盐分普遍偏高,弱透水层的位置不具有固定位置和特征,总体来说,弱透水层厚度以10~20 cm偏多。当黏土层位于暗管层时,10 cm黏土层就会导致暗管排水量减少20%,暗管上部10 cm位置处的黏土层对于暗管排水效果影响最大,较常规地下排水量减少22%;当黏土层位置超过2倍暗管埋深时,对于暗管排水量的影响较小。根据不同弱透水层的位置,合理设置排水排盐方式对盐碱地改良具有重要意义。

不同软弱夹土层预应力管桩施工影响因素的分析

预制化预应力混凝土管桩因其具有施工效率高、成桩质量可靠、耐久性好、承载力强和工程造价低等优点,在工业和民用建筑、公路、铁路等工程得到了广泛的应用。但是现有研究对其在各种复杂地质情况下施工的研究还不充分。因此,基于河南省某产业园实际工程,运用有限元软件ABAQUS构建土体(欧拉体)-桩基(实体)三维数值模型,与实际监测数据相对比,分析了不同桩距及数量的预应力混凝土管桩施工过程对不同地质工况的影响。研究表明:当软弱夹土层所处深度较浅且距离接近时,它们的应力-时间曲线也较为接近,当桩插入某一软弱夹土层时,该软弱夹土层的应力发生突变;当软弱夹土层达到一定深度时,土体自重产生的压力与桩对软弱土层的挤压力均对软弱土层产生有较大影响;软弱夹土层应力在预应力管桩沉桩过程中随着桩距的增加而减小。该结论可为预应力混凝土管桩在具有软弱夹层等复杂场地下的施工关键技术提供重要的理论依据,对于保障工程质量和施工安全具有重要意义。

单层大直径圆环支撑在软土深大复杂基坑工程中的应用与研究

以浙江省台州中心城区某深大复杂软土基坑工程为背景,根据基坑周边环境,结合工程特点及方案选型分析,采用大直径圆环支撑结构体系,有效解决了周边环境复杂、施工场地狭小及支撑下土方开挖效率低等问题。通过数值模拟分析基坑开挖对周边道路及建筑物的影响,计算结果和实际监测数据显示,采用单层大直径圆环支撑体系能较好控制基坑变形,确保基坑周边环境的安全,为类似地质和边界条件下深大基坑工程设计提供一定经验。

粉砂土地区高敏感环境下基坑施工对邻近隧道影响研究

文中结合杭州地区元福巷历史地段南片西湖大道11号地块工程实践,进行了某项目深基坑支护对邻近隧道的影响研究。项目周边地质环境复杂敏感,北侧为运营地铁隧道,为保障既有地铁隧道的安全运营,文中详细介绍了该项目基坑支护设计方案,并采取有限元方法对邻近隧道进行了预先研究。经与监测数据对比,模拟结果与实测数据接近,进一步证明了有限元模型的可靠性,最后根据分析结果提出合理化建议,相关结论可为粉砂土地区高敏感环境下基坑工程的设计和施工提供经验借鉴和实践指导。

苏通大桥初设阶段主桥场地地震反应计算

本文计算了苏通大桥初设阶段主桥近300 m深场地的地震反应。将三种地震波从基岩输入,并考虑了行波效应,从而得到不同计算工况下8个桥墩所在场地的地震反应结果,列出了工程场地地表的部分绝对加速度和绝对位移的计算结果。从计算结果来看,土层的地震反应受到以下几个因素的影响:土层计算模型、土层的地质地形条件、行波效应。当有倾斜河谷地形时,采用一致输入下水平均匀分层土层的简单模型后,计算所得的工程场地地震动参数与实际场地精细化模型的计算结果有较大的差距。是否考虑基岩面上地震波的行进过程,也会对场地地表的地震动参数产生较大的影响。

基于土层位移差的地下结构抗震反应位移法分析

采用平面弹性理论复变函数方法,推导具有小孔无限介质在无限远处受剪应力的水平位移,得出有小孔与无小孔的位移关系,应用在基于土层位移差的反应位移法土层位移求解。为验证该方法的适用性,设某地质条件下典型圆形盾构隧道与矩形地下车站为基准模型,用不同方法求解土层位移,用反应位移法计算土体刚度变化的结构内力。结果表明,基于土层位移差的反应位移法适用于埋深较大的地下结构,不适用硬土情况;对地基弹簧刚度求解精度要求较高。

桩底土的成层性对桩体纵向刚度的影响

为了确定桩底土(桩底与基岩间的土体)的厚度和分层情况对桩体刚度和阻尼的影响,使用锥形虚土桩模型对单桩纵向振动进行求解。桩底应力以一定扩散角度传递至基岩表面,将扩散锥面内部土体看作虚土桩。由虚土桩底部的位移限制条件和阻抗传递法得到桩底和桩顶的复阻抗。将桩底土层的参数转换为虚土桩的参数,通过分析这些参数的变化,进而判断桩底土层对桩体刚度和阻尼的影响。分析结果表明:桩底土层厚度小于5倍的桩体半径时,桩体刚度明显提高,阻尼减小;桩底土层存在软夹层,则桩体刚度会相应降低,阻尼增大,若存在硬夹层,结论相反。桩底土存在不同土层时,若只使用第一层土体的参数估算桩底刚度,误差较大,尤其对处于准静力状态的桩体。

分层土壤中接地网参数的数值计算

为了更精确地计算接地网的接地参数,需要采用水平多层土壤模型。运用复镜像法求得水平分层土壤中点电流源的格林函数的数值解,然后泳边界元法计算了不同土壤模型中的接地参数,与国外学者的计算结果进行了比较,结果较为吻合。

考虑横向惯性效应时楔形桩纵向振动阻抗研究

基于Rayleigh-Love杆模型,研究考虑横向惯性效应时成层土中楔形桩的纵向振动问题。首先,根据桩周土的成层性并考虑楔形桩的变截面特性,将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段。然后,运用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法,在平面应变条件下推导得到成层土中楔形桩纵向振动时桩顶复阻抗的解析解。最后,采用参数研究方法,在低频范围内分析楔形桩设计参数对桩顶复阻抗的影响,并将同体积时的楔形桩与均匀截面桩的桩顶复阻抗进行对比。结果表明:(1)楔形桩其他设计参数不变时,动阻尼随着楔角的增大而增大,动刚度也随着楔角的增大而增大,但增大的幅度会随着频率的增大而逐渐减小;(2)楔形桩其他设计参数不变时,动刚度随着桩长的增大而减小,动阻尼随着桩长的增大而增大;(3)对等体积的楔形桩与均匀截面桩,当桩长相同时,楔角越大,动刚度越小,动阻尼越大;当桩端截面积相同时,楔角越大,动刚度越大,动阻尼先增大再减小。

全套管钻孔桩成套技术及其在复杂地层环境中的应用

传统灌注桩不仅施工成本高,安全可控性难度大,而且容易发生缩颈、断桩等现象,降低工程效益。全套管钻孔桩成套技术能弥补这些不足,为复杂地层环境中进行灌注桩施工提供一项绿色和高效的技术。在介绍全套管钻孔桩成套技术组成和类型的基础上,探讨全套管钻孔桩成套技术在软土地层、回填土地层、砂卵石地层、岩层等复杂地层环境中的应用,并分析应用效果。

大地分层结构条件下架空线路系统导线—地回路阻抗的计算分析

架空线路系统导线—地回路阻抗是输电线路过电压防护和电磁兼容研究的重要参数。笔者将大地视为水平分层结构,运用复数镜像法,给出了大地水平分层时架空线路系统导线—地回路阻抗的计算方法,验证了该计算方法的正确性;结合中国特高压输电线路实例,计算分析了大地分层结构条件下架空线路系统导线—地回路阻抗的变化规律。结果表明:文中方法克服了Carson公式计算结果频率性能较差的缺点,具有更高的计算准确度;架空线路导线—地回路阻抗随频率和第1层土壤厚度的增加而增大且有饱和趋势,第1层土壤的电阻率对导线—地回路阻抗有明显影响。

运用等值复数镜像法求解复合分层土壤结构的格林函数

通过用等值复数镜像法求解水平多层和垂直多层土壤结构的格林函数,并结合镜像的物理概念,将等值复数镜像法运用于水平和垂直复合分层的土壤结构中,推导出这种复合土壤结构的格林函数。根据得到的格林函数编制了接地计算软件,将计算结果与有关计算结果相比较,证实了该文求解得到的格林函数是正确的。

复镜像法中的一种自适应采样方法

为了分析土壤的结构从而进一步分析变电站接地网的性能,使用复镜像法逼近多层土壤中的格林函数,提出了一种采样的自适应选取方法。该方法使采样步长和采样点数根据土壤的层数和各层土壤的厚度自动调整,有利于计算机编程。在逼近过程中,使用了Prony法。比较了逼近后获得的函数与原函数,逼近效果非常好。使用该方法,由一组土壤视电阻率值反演得到了一个6层土壤结构。

层状土中单个管桩的竖向振动特性

将桩周土和桩芯土模拟为连续分布的弹簧和阻尼器,通过求解土层的竖向振动得到了Winkler地基模型的刚度系数和阻尼系数.在考虑土体分层特性的基础上运用传递矩阵法建立了管桩桩顶与桩底位移和轴力的关系,通过考虑桩端边界条件得到了层状土中单个管桩桩顶的竖向复刚度.借助数值算例研究了管桩壁厚、桩土模量比、桩芯土与桩芯土剪切模量比、土层厚度和剪切模量等参数对层状土中管桩竖向振动的影响.

垂直多层土壤的格林函数

为解决垂直多层土壤格林函数理论推导复杂和数值求解方法繁琐的问题,提出了符号方程理论推导方法和自适应高精度复镜像数值求解的方案。符号方程法借助镜像变换和分离变量法实现了机械化推导,可以求得格林函数通用的封闭表达式。自适应高精度复镜像法先使用二次采样方法对格林函数的封闭表达式进行智能采样,然后运用矩阵束法直接对离散化的格林函数系数进行复镜像拟合,能够显著提高计算的效率和精度,弥补了传统Prony法和广义函数束法在数值稳定性和精度方面的不足。经由算例对比,该方法准确有效,可以应用于垂直或水平多层土壤接地问题的计算。

多层土壤结构立体地网通用接地计算软件包的开发

为了计算水平分层结构、垂直分层结构、水平和垂直复合分层结构的任意形状接地网的接地参数 ,考虑接地网周围的金属导体对接地系统的接地参数和安全性的影响 ,运用等值复数镜像法推导多层土壤结构的格林函数 ,然后采用边界元法编制了多层土壤接地计算软件GSJZ1.0。GSJZ1.0的计算结果和大量的国内外学者编制的接地计算程序结果、实验室模拟试验结果、现场接地网实测结果相吻合。

大规模多层次复杂基坑的合理开挖支护设计

以某综合主厂房土方开挖工程为背景,对大规模、多层次复杂基坑的合理开挖支护设计进行了探讨,详细介绍了坡率法与土钉墙、钢板桩支护相结合的分层开挖方式,并阐述了该法的优点,指出合理的降水、排水措施是基坑支护的关键。

长期施肥对黑土有机无机复合度及结合态腐殖质的影响

以黑土长期定位试验为基础，研究长期不同施肥对黑土腐殖质结合形态及有机无机复合度影响。结果表明，长期不同施肥均可不同程度提高土壤的有机碳、重组有机碳、原土复合量，降低原土复合度。三种施肥处理的土壤结合态腐殖质以松结态为主，紧结态其次，稳结态最少。施肥提升土壤的松结态及稳结态腐殖质含量、土壤松/紧比值；降低紧结态腐殖质含量及土壤松/稳比值。单施化肥只能改善0-20 cm土层土壤肥力，在20-40 cm土层肥力降低；有机无机肥配施可最大程度改善土壤的有机无机复合状况，活化土壤腐殖质，在两个土层中影响保持稳定。施肥对0-20 cm土层有机无机复合状况影响大于20-40 cm土层，而对0-20 cm土层结合态腐殖质影响则小于20-40 cm土层。

复杂环境中大规模桩筏基础的优化设计方法研究

变刚度优化设计对于复杂环境中的大规模桩筏基础始终是一个重要难题。基于有限元分析提出一种两阶段优化设计方法,该方法首先根据传统均匀布桩方案的桩顶应力分布对群桩进行分区,然后依据每个子区域桩顶应力之间的关系确定基桩数量调整系数,最后通过调整桩间距来改变各子区域的基桩数量,从而实现变刚度优化设计。运用该方法对多层土体中承担非均匀上部结构荷载的大规模桩筏基础进行变刚度优化设计,计算结果表明优化设计后筏板的差异沉降、平均整体弯矩和群桩顶部的差异应力均显著降低。该方法计算简单,应用范围广,且不受复杂土层条件、非均匀上部结构荷载以及桩基础规模大小形状的限制。

成层地基中不同土层分布对地下结构的抗震影响

为了研究清楚成层地基中由于不同土层的分布而引起地下结构的地震响应,借助FLAC3D有限差分分析软件,通过设置土体的Hardin/Drnevich阻尼,合理地描述土体在动力作用下的滞回曲线和滞回圈,从而建立不同地质条件下的分析模型,分析地下结构在不同地基中的地震反应。结果表明,当结构处在软弱土层时,其在水平地震作用下的反应明显大于结构位于其他土层情况下的地震反应。当结构处在硬土层,或有较好的持力层,并有隔层软弱层的地层时,结构在地震作用下相对较安全。工程设计中可以通过合理地选择地下结构所处土层位置,避免未来可能地震引起的不良影响。