软黏土基坑开挖诱发坑外地表沉降的时效解

对比理论和实测研究成果,发现既有坑外地表沉降计算方法不适用于蠕变效应显著的软土基坑。借助Lame方程和三参量黏弹性地基模型,推导得到柔性挡墙任意变位诱发坑外地表沉降的时效半解析解;将理论计算方法应用于杭州软土地区的两个深基坑工程实例,分析了从基坑开挖到地下室回筑的施工全过程中坑外地表沉降的发展规律。结果表明:(1)软土蠕变诱发不依赖于挡墙附加侧移的地表沉降,不仅导致软土基坑开挖期间的地表最大沉降与挡墙最大侧移之比远大于非软土基坑,而且引起坑外土体在地下室回筑期的持续沉降;(2)软土蠕变诱发的地表沉降随挡墙侧移的增大而增大,表现为凹槽沉降模式;(3)深厚软土深基坑的地表最大沉降与挡墙最大侧移之比主要受软土蠕变性和施工时间等因素的影响,与挡墙侧移量的关系不明显。

考虑固结全过程的实用沉降预测方法

中国大量交通基础设施修筑在软土地基上,建立能够适用深厚软土地基的沉降预测方法具有重要意义。在实际监测过程中,深厚软土的主固结时间漫长,实测数据包含了主固结变形与蠕变变形。大多数沉降预测模型基于瞬时加载,没有考虑非线性的固结全过程。考虑固结变形全过程,采用新的曲线表达式反映一维固结曲线在不同阶段的非线性,将瞬时变形和延时变形均按非线性处理,建立考虑固结全过程的实用沉降预测方法。以常用的3种曲线拟合方法作为参照对象,根据大阪关西国际机场的监测数据进行曲线拟合与预测对比。结果表明,扩展蠕变沉降算法能够更准确、更可靠地预测软土地基的沉降。

南水北调填方渠道长期蠕变沉降数值模拟研究

南水北调中线通水运行数年后,渠首段膨胀土填方渠道边坡陆续出现坡顶开裂等局部变形现象,成为影响渠道安全高效运行的隐患。对此,以国产自主岩土工程有限元软件FssiCAS为计算平台,模拟南水北调填方渠段长期蠕变沉降过程,从蠕变角度揭示填方渠段长期变形特点和规律。先后采用D-P模型和Burgers模型描述地基土和填筑土的力学特性,分别对渠道建设前、建设后、通水后,以及长期服役四个阶段的沉降过程进行分析。结果表明渠道建设完成后的10年内,渠道顶部的最大蠕变沉降量可达到约12.5cm,接近设计预留的沉降控制值14.2 cm。本文研究可为南水北调中线渠道工程高填方渠段的安全运维和应急处置决策提供数据支持和科学依据。

公路T梁桥双侧拼宽技术要点及力学效应研究

以青银高速公路太原联络线项目郭家沟大桥双侧拼宽为工程背景,研究了公路T梁桥双侧拼宽时新旧桥间连接型式及拼宽施工工艺等问题,运用midas Civil有限元程序,分析了新旧桥沉降差和新旧混凝土收缩徐变影响下的拼宽桥梁力学性能,提出了设计施工关键技术要点及相应控制措施,为日后类似工程的设计、施工及后期管养提供了参考依据。

道岔梁支架扩大基础快速预压试验及数值模拟

为提升铁路道岔梁支架基础预压的施工效率,借鉴静压桩机施加荷载方式提出一种扩大基础预压工法,以适应场地施工条件和项目工期要求。依托马来西亚东海岸铁路道岔梁工程,设计快速和慢速维持荷载预压方案,通过有限元仿真分析荷载持续时间内的基础沉降变化规律,并结合现场试验验证所提施工方案的合理性。结果表明:扩大基础复压后沉降趋势由陡变缓,与堆载法比,两种预压方案所需的预压完成时间显著减少;同一预压荷载条件下,基础沉降均在维持最大荷载1 h后逐渐稳定,延长荷载维持时间对基础预压效果影响有限;扩大基础两端沉降量变化在施工过程中并不相同,但随着预压完成趋于一致,且平整度符合施工要求。快速维持荷载预压下的扩大基础工后实测累积沉降量不超过0.15 mm,不仅能有效缩短工期,而且预压效果比慢速维持荷载预压方案要好。

中小跨径混凝土梁桥拼宽改造关键技术研究现状

为应对公路交通量的增加以及道路通行需求的增大,对原有桥梁进行加固与拼宽改造可以避免拆除重建,节约建筑资源。随着桥梁拼宽技术在既有公路改扩建工程中的广泛应用,对其拼宽的方案设计、施工工艺以及关键问题的研究逐渐增多。分别对国内外中小跨径混凝土梁桥拼宽改造应用现状、拼宽连接方式及关键技术问题研究进展进行了分析与总结,结果表明:在现有研究中,对于中小跨径混凝土梁桥拼宽中混凝土收缩徐变与新旧桥基础不均匀沉降等影响因素给出了分析标准,已有的拼宽形式与拓宽工艺已得到实际工程的广泛应用,但仍有亟待解决的技术问题。

现浇箱梁拼宽桥上部结构受力特性分析

为了保证箱梁拼宽桥上部结构的施工质量,文章分析拼宽桥上部结构受力的影响因素,以某公路的预应力混凝土箱梁拼宽桥为研究对象,制订拼宽方案。基于Midas Civil软件中的梁格法建立计算模型,在输入计算荷载后,计算基础不均匀沉降和收缩徐变对拼宽桥上部结构应力的影响,研究成果可为类似桥梁上部结构受力分析提供借鉴。

滨海软土非线性流变模型及其工程应用研究

基于室内一维固结蠕变试验,研究了天津滨海淤泥质软黏土的蠕变变形规律,建立了反映滨海软黏土的非线性流变本构模型,确定了模型中的各个参数。通过此本构模型推导出天津软黏土的沉降计算公式,利用该公式对天津滨海地区北塘水库大坝软土堤基进行了沉降计算和分析,计算值与实测值比较吻合,证明了流变模型的合理性,同时也说明在软土地基沉降计算中,考虑非线性流变性状的影响是必要的。并对天津滨海新区软土长期蠕变沉降作出预测。

垃圾土蠕变-降解沉降特性试验研究

为了研究垃圾土蠕变降解沉降特性，选取重庆市某垃圾场典型试样，基于室内蠕变观测试验得到蠕变降解沉降过程曲线（0~330 d），建立了符合其沉降变形特性的PTH计算模型，验证了该模型合理性，同时对沉降影响因素进行了详细分析。结果表明，因外部应力和内部蠕变降解引起的沉降总量可达试样高度的33.2%，渗滤液在前期的溢出量受外部荷载和有机物含量的控制；垃圾土中有机物的降解规律可用Richards 模型来表示，累计沉降量和累计渗滤液产量之间符合指数函数关系；有利于初期压缩变形和后期降解沉降的最优有机物含量区间为29.1%～36.47%；内部温度监测结果显示，20～41 ℃是一个可加快内部有机物降解速率的温度区间，且在41 ℃时作用最大。

高填方地基的蠕变沉降计算方法

高填方地基的填方体量大、填方高度高的特征决定了高填方地基具有较大的工后沉降,可能会影响工程的实际应用,研究高填方地基工后沉降的计算方法对于控制工后沉降具有重要意义。蠕变沉降是高填方地基工后沉降的重要组成部分,试验表明,土的蠕变变形主要受时间和应力历史等因素影响。基于考虑时间效应的统一硬化模型,以瞬时正常压缩线为参考线,引入弹性瞬时压缩线,建立了可以同时考虑时间和应力历史影响的高填方地基一维蠕变沉降计算方法,并对室内试验进行了计算,计算结果与试验结果基本一致。所建计算方法所用参数除一个参数外其余都为常见参数,而新参数可以通过常规试验确定,该计算方法便于工程应用。

复杂环境下地铁深基坑变形行为的实测研究

本文通过对上海软土地区开挖深度为15.5m的多支撑基坑的现场实测,发现与世界范围其它工程实例相比,本基坑的墙体侧移和地表沉降是非常小,空间效应不明显,其原因是基于时空效应的分层分小块的快挖快撑、坑内注浆加固以及积极的支撑预加轴力等措施的应用。同时通过土体体积的变化量和平方根时间方法分析在中板养护期间的土体随时间变形,指出在开挖期间基坑变形不仅仅与土蠕变相关,土体的固结也对变形产生了相当的影响。

软土变形时效特性的试验研究

软土变形的重要特征为具有时效性,这将导致软土工程的工后沉降。根据实际工程需要,采用原状土样和扰动土样对软土变形机理进行了一系列室内试验,包括软土的应力–应变特性、固结效应、次固结特性、蠕变特性等。通过试验成果系统分析可得:(1)初始固结度对应力–应变关系的影响;(2)次固结系数与固结压力的关系以及应力历史对次固结系数的影响;(3)次固结系数与压缩指数的关系;(4)排水蠕变和不排水蠕变的变形特征;(5)蠕变变形的影响因素和降低蠕变效应的技术路径等。研究结果表明:软土变形的时效性产生于固结特性和蠕变特性的耦合效应,土体的变形过程实际是固结和蠕变共同作用的过程,任一时刻两种变形在总变形中所占比例取决于多种因素,其中最重要的是应力水平和排水条件。

用压缩蠕变试验研究高填方体沉降变形

以九寨 黄龙机场104m高填方体为工程背景,研究了砂砾石填料压缩蠕变试验与高填方体的相似条件.研究表明,刚性侧限的压缩蠕变试验与大面积凹谷中的高填方体具较好的相似性,两者可近似为等应力状态,但试验得出的高填方体压缩沉降量较实测值稍小.此外,初始压实度决定了砂砾石填料的压缩变形特性,初始压实度为97.4%的砂砾石填料的压缩变形过程具对数函数特征,而初始压实度大于98.7%的砂砾石填料的压缩变形过程则以线性函数特征为主.

考虑蠕变性状的港区软土地基参数反演和长期沉降预测

结合上海某集装箱码头建设项目,针对本工程深厚淤泥质黏土的场地条件,引入Mesri蠕变模型考虑堆场地基的长期蠕变变形。利用施工期和工后短期实测分层沉降资料,由最小二乘法建立目标函数,运用分层迭代反演方法反演得到各软土层的黏弹性参数;将反演得到的土层参数代入自行编制的沉降计算软件,计算得到地基沉降量,并将计算值与实测值进行对比,对比结果证明了参数反演的可靠性;利用反演得到的土层参数对工后的长期沉降进行了预测,为本工程的安全运营提供了指导。

黏弹性地基上厚筏基础蠕变沉降的耦合边界元法

采用Boltzmann剪切松弛模型和体积弹性模型组合的黏弹性半空间地基模型,考虑筏板的横向剪切变形效应和柱荷载随时间的变化,在时间增量段对基底反力进行Newton二次插值,建立了时间域内黏弹性地基与厚筏基础相互作用分析的耦合边界元数值方法,并导出了相应的数值计算公式,为分析施工过程以及施工结束后筏板基础随时间持续发展的沉降和差异沉降以及弯矩和剪力提供了一种有效的数值计算方法。计算表明,在建筑物施工结束后,随着地基的蠕变,基底反力由基础中间向四周转移,但这种变化并不显著。筏板的沉降、差异沉降和最大弯矩则随地基的蠕变在一个较长时间内显著增加,最终接近于一稳定值。对于蠕变特性明显的地基,设计时应予以重视。

超载预压加固软土路基效果数值分析

利用超载预压法处理软土地基,在确定超载预压高度与预压时间时,很少考虑软土蠕变的影响。结合武英高速公路软土路基处理工程实例,考虑软土蠕变特性,采用有限元软件ABAQUS对超载预压软土路基中超载预压高度与沉降关系、超载预压高度与超载预压时间关系进行计算,并与实测结果对比分析。结果表明,软土路基超载预压沉降分析中考虑软土蠕变是必要的,软土路基的沉降随着超载预压高度的增加而增大。在一定范围内,随着超载预压高度的增加,超载预压时间越短,但二者并非线性关系。在路基稳定的前提下,存在一个最佳的超载预压高度,使得超载预压时间最短。

复杂环境下某深厚软土基坑的实测性状研究

详尽分析了杭州某上部带有较厚硬壳层的深厚软黏土地基中,开挖深度为17.4~19.8 m,采用地下连续墙和多层钢筋混凝土支撑作为支护结构的超深基坑工程的实测性状。现场监测内容包括基坑侧壁土体水平位移、坑外地表沉降及内支撑轴力。研究表明,本案例基坑的最大水平位移与基坑最大开挖深度之比hm m?/H介于0.24%~0.75%,最大水平位移超过100 mm,其中蠕变变形占总侧向变形的比例高达44%~56%,基坑水平位移蠕变速率为0.15~0.76 mm/d,蠕变速率与基坑开挖深度和基底附近土层性质有密切关系;"T"型地下连续墙和隔断墙技术对减小侧壁土体变形有一定作用。基坑坑外横向地面沉降大致呈抛物线分布,坑外纵向沉降大致呈马鞍形,地表周围土体最大沉降与基坑最大开挖深度之比vm m?/H介于0.26%~0.7%,最大沉降量与坑壁最大侧向位移量的关系大致为vmax hmax???~hmax2.57?,沉降蠕变速率为0.1~0.6 mm/d。随着开挖及相邻支撑的浇筑及拆除,多层支撑支护结构中各层支撑的轴力不断变化。

基于遗传蠕变理论的土石坝沉降监测混合模型

土石坝沉降监测是用来掌握坝体状态、确定最终坝高、验证指导设计施工的重要手段。为使监测分析模型深入揭示施工期沉降规律,从遗传蠕变理论出发,将监测模型分解为确定部分和统计部分,组合形成混合模型。模型针对施工期填筑的特点,考虑了填筑进程及材料蠕变特性对沉降的影响。根据实用现况,在有限元基础上建立沉降填筑确定模型部分,采用遗传蠕变思想构造能体现填筑进程影响的统计因子,以回归计算求解参数建立混合模型。实例证明,模型效果很好,有利于对填筑期土石坝沉降的监控和预测。

高混凝土面板堆石坝的设计与施工

近年来国际上修建了一些 15 0～ 190m高的混凝土面板堆石坝 ,目前还有 7座坝高为 15 0～ 2 40m高的面板坝准备开始修建。但是已修建的这些高坝较普遍地发生了面板结构性裂缝 ,有些坝结构性裂缝宽达 5 0mm ,个别坝还发生垫层料的流失。通过对天生桥一级水电站面板堆石坝原型观测资料的分析 。

高速公路桥梁拓宽关键技术分析研究

桥梁拓宽是高速公路拓建中的技术关键所在,以唐津高速公路扩建中桥梁拓宽工程为依托,针对桥梁上下部结构的拓宽方式、横向拼接技术、新老结构收缩徐变效应及沉降的控制方法等问题开展研究。经理论分析和试验研究,采用了新老桥上部连接下部不连的拓宽方案,提出了调整与老梁拼接新梁钢筋配置和延后拼接时间减小收缩徐变效应的方法,以及采取了桩底压浆技术减小沉降、提高承载力的措施。研究成果已成功用于唐津高速拓宽工程中,对类似的桥梁横向拓宽工程也有一定的工程参考价值。