南京江北新区地铁盾构开挖引发地面沉降三维数值模拟预测

为研究地铁盾构施工引起的地面沉降问题,首先以Biot固结理论为基础,将土体本构关系拓展为黏弹塑性,考虑土体渗透性的动态变化,建立了地铁盾构引发地面沉降的三维全耦合数值模型;然后以南京地铁11号线江北新区马骡圩站至石塘公园站盾构施工区间为例,模拟预测了该盾构区间的沉降量,并完成了模型的校准;最后利用该模型模拟预测了地铁盾构开挖所引起的地面沉降规律,并模拟了盾构拱顶上方土体和盾构底部下方土体的参数变化。结果表明:实测地面沉降量与计算值吻合较好,模型可靠;以模型第二区间段为例,东线轴线处沉降量在52.41~54.52 mm范围内,西线沉降量在53.28~55.60 mm范围内;东线盾构隧道沉降以隧道轴线为中心对称分布,西线隧道开挖后,最终引起累积地面沉降量在轴线之间较大;随着开挖的进行,上方土体孔隙度、渗透系数及泊松比变小,变形模量增大,下方土体变化则相反。

建筑荷载与地下水开采耦合作用对地面沉降的影响

以南通市海门区地面沉降历史为研究背景,从比奥固结理论出发,分析地面荷载及地下水渗流场对土体变形的影响.采用现场监测的方式对海门区地下水位、高层建筑物荷载和地面沉降进行监测,研究高层建筑荷载、地下水开采以及二者耦合作用对土体变形的影响.通过建立地下水渗流、建筑荷载与土体变形的三维流固全耦合模型,对不同因素作用下地面沉降进行模拟.模拟结果显示:地下水开采引发的地面沉降对主开采层的影响最大,建筑荷载引发的沉降对地表附近土体影响较大;地下水开采和建筑荷载的耦合作用引发土体变形的情况中,地面上距离建筑物集中区较近处以建筑荷载作用为主,较远处以地下水开采作用为主.

南通市建筑荷载和地下水开采引发地面沉降模拟预测

为准确模拟南通市地面沉降的机理及分布规律,采用Biot固结理论,将土体的本构关系拓展至粘弹塑性,利用全耦合模型对参数的动态变化进行分析,建立南通市建筑荷载、地下水开采与地面沉降关系的三维数学模型。参照近年资料对模型进行识别验证后,模拟预测了2016年8月到2025年8月各含水层在建筑荷载、地下水开采及两种因素共同影响下压缩而引起的地面沉降发展趋势。研究结果表明:建筑荷载对潜水含水层和第Ⅰ粘性土弱含水层压缩量影响最大;地下水开采对各承压含水层压缩量影响最大;二者共同作用下对第Ⅰ承压含水层压缩量影响最大。建筑荷载和地下水开采共同作用产生的沉降量小于分别作用时产生沉降量的线性之和,分析认为是两种因素在沉降上的耦合效应所致。

巩固拓展脱贫攻坚成果的理论模式及其对乡村振兴的启示--基于贵州全国脱贫攻坚先进个人典型事迹的扎根分析

巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接,全面推进乡村振兴是新时代党和国家关心的大事。以贵州全国脱贫攻坚先进个人典型事迹为研究对象,运用扎根理论的分析方法,结合NVivo12软件系统分析,研究发现:巩固拓展脱贫攻坚成果的理论模式由基层组织保障、深入基层治理、产业结构调整、路径模式创新、“三生空间”改善和个体自我发展等6个子系统构成。基层组织保障是驻村干部展开深入治理的前提,主导乡村产业结构的调整,在深入实践解决减贫困难的过程中创新脱贫攻坚的模式和路径,实现个体自我发展的目的;同时,产业发展的红利支撑起乡村生产、生活、生态空间的改善,切实转变村民的乡村生活状况,最终殊途同归赋能个体自我发展。该理论模式对全面推进乡村振兴可提供以下五个方面的管理启示:一是巩固拓展脱贫攻坚期间建立的乡村人才振兴机制;二是乡村基层治理体系整体性重塑,拓展县域全局发展能力;三是提高乡村基本公共服务均等化水平和可及性水平;四是推进乡村生态经济和低碳经济的系统性重构;五是提升农村地区群众收入可持续增长能力。

止水帷幕对基坑环境效应影响的有限元分析

采用Biot固结理论分析了止水帷幕对基坑工程环境效应的影响,包括止水帷幕不同打设深度的效果,以及两种封闭式止水帷幕发生漏水意外时对地下水位和坑外土体位移的影响等。在有限元编程中,将开挖土体置为空气单元可以简化处理过程。算例分析结果表明,深厚透水地基中增加竖向止水帷幕的深度并不能有效减小对周围环境的影响;漏水部位周围土体的渗流等势线较为密集,渗流速度较大,容易诱发扩大破坏;竖向封闭式止水帷幕漏水引起的坑边土体的沉降和地表土体的侧移相对较大,水位下降迅速等。其结果可供基坑工程漏水事故环境效应的评价和对策研究时参考。

基坑开挖及降水引起的地表沉降预测

以随机介质理论、渗流理论和土体压密理论为基础,探讨了一种新的基坑开挖及降水引起的地表沉降的计算方法。推导了基坑降水渗降漏斗曲线方程及考虑水的渗流作用的基坑周边土体中有效应力的计算公式,并由此导出了考虑渗流作用的基坑降水地表沉降计算公式,再利用叠加原理,得到最终的由开挖和降水引起的地表沉降分布计算公式。工程实例分析计算结果表明,距基坑周边8～10m范围以内,基坑开挖和降水引起的地表沉降基本相当,而距坑周20m以外的地表下沉主要由降水引起,因此基坑降水引起的地表下沉不容忽视。本文推导的计算方法能充分反映基坑降水对周边地表下沉的影响,是一种计算基坑开挖及降水引起的地表沉降的有效方法。

软土地基沉降机理与计算方法分析

自１９２３年Ｔｅｒｚａｇｈｉ固结理论问世以来，对软土地基沉降机理和计算方法的分析层出不穷，从简单的半经验公式和图表法到计算机技术推进的数值分析，不一而足．回顾这些方法的发展，评述它们的优缺点、适用条件和指标选取对实际问题的解决有重要意义．每一种计算方法都有其实效性和可操作性，其实施的关键是对软土性状描述的正确性，未来计算方法应向表述简单，使用方便，同时含瞬时、主固结和欠固结三种沉降量计算的方向努力．

半透水边界双层复合地基固结解析理论

研究了考虑双面半透水、涂抹效应和应力集中效应的双层散体材料桩复合地基固结解析解及其工程应用.依据应力条件下的平衡方程和连续条件下的固结方程,由假定的无穷级数解推导出特征方程,并基于特征方程讨论了特征根取值的各种情形,进而得到了双面半透水双层复合地基的固结解析解.研究了给出的计算模型转化为求解单、双面透水双层散体材料桩复合地基以及双层天然地基固结理论的可行性,进而证明求得解具有普遍适用性.研究发现,半透水边界对固结的影响不明显;固结速率随桩径比的减小和桩体刚度的增大而增大;桩径比的作用大于桩体刚度的作用.

真空预压条件下的砂井地基Hansbo固结解

结合真空预压时的实际边界条件,引入负压沿砂井的线性衰减分布模式,将Hansbo砂井地基径向固结理论推广到真空预压(负压)情况,并与现有的董志良解及Indraratna解进行比较,以验证其正确性。结果表明,3种解析解得到的任意时刻径向固结度Ur的关系为:本文解>董志良解>Indraratna解。当时间因素Th≤0.5时,三者间相对误差较大,但绝对误差很小,随着时间的增长(Th>0.5),误差逐渐减小。本文解较Indraratna解更接近较为严密的董志良解,且本文解形式简单,利于工程推广应用。当不考虑井阻作用时,3种解析解均可简化为负压条件下的无井阻固结Hansbo解。

砂井地基固结过程的监测与分析

采用沉降板、分层沉降仪、孔隙水压力计等仪器,对路基分层填筑过程中砂井地基的固结规律进行监测,保证了路基的安全填筑。将非线性弹性本构关系引入Biot固结理论有限元程序,把砂井地基等效为砂墙,采用中点增量法研究施工过程中地基沉降与孔隙水压力消散的规律,其计算参数由室内三轴试验确定。研究结果表明:采用非线性弹性模型计算的孔隙水压力峰值和沉降量均大于弹性模型计算值,能模拟在分级加载过程中砂井地基的沉降和孔隙水压力消散的规律;泊松比对非线性模型的孔压变化趋势影响不大,但沉降量随泊松比的增大而减小;只有当渗透系数发生数量级改变时,才引起孔压的明显变化。

双层地基─维固结理论与应用

本文研究了双层地基一维固结问题，给出了荷载随时间任意变化及起始孔压沿深度任意分布情况下双层地基一维固结解答，讨论了双层地基一维固结特性，并为双层地基平均固结度的实际计算提供了图表。与均质地基不同，双层地基平均固结度按沉降定义和按平均孔压定义是有区别的。土的固结系数并不是决定双层地基固结速率的唯一指标。土的压缩性对双层地基固结有重要影响，土越硬，固结越快。

双层散体材料桩复合地基固结理论

研究了考虑涂抹效应和应力集中效应的双层散体材料桩复合地基固结解析解及其工程应用,分不同情况讨论了特征根的可能变化规律,也讨论了解析解转化为双层竖井地基以及双层天然地基的普遍适用性。研究发现,固结速率随井径比的减小、水平向渗透系数比的增大和桩体刚度的增大而增加;底面排水条件对双层散体材料桩复合地基的固结影响,在井径比不是很大的情况下影响不大;是否考虑应力集中效应对计算结果影响较大。

半透水边界砂井地基的真空预压固结解

针对砂井地基顶部存在垫层和底部存在下卧层的现状,采用半透水边界反映其对砂井地基固结的影响。假定地基变形符合等应变条件,考虑水平向渗透系数沿半径发生变化,建立上下边界为半透水边界时真空预压砂井地基的固结理论,通过分离变量法获得固结度和沉降的级数解析解答,分析底部透水系数、顶部透水系数、井阻、渗透系数沿半径分布特性对砂井地基固结度和沉降的影响规律。研究表明:当底部半透水时,最终负孔压和有效应力呈沿地基深度衰减的变化规律。当其他条件相同时,底部透水系数越大的地基固结度越大,但最终沉降和径向固结时间因子相同时的固结沉降却越小。当底部边界不透水时,最终沉降不会随着顶部透水系数改变而改变,但当底部边界半透水或完全透水时,最终沉降随着顶部透水系数增大而增大;顶部透水系数越大的地基固结度越大,径向固结时间因子相同时的固结沉降也越大。均匀井阻的大小不会影响负压最终竖向分布特性,也不会改变最终沉降,但会明显降低砂井地基固结度,延长固结完成时间。渗透系数径向分布模式会对砂井地基的固结度产生影响;其中不考虑涂抹作用的工况1计算的固结度最大,假定涂抹区渗透系数恒定的工况2计算的固结度最小,假定涂抹区内渗透系数向原状土渗透系数线性过渡的工况3计算的固结度介于两者之间。半透水边界对真空预压砂井地基固结过程的影响规律与堆载预压砂井地基相比存在明显不同。

等应变条件下的双层理想井地基固结理论

本文建立了Ｂａｒｒｏｎ等应变条件下的双层理想井地基固结理论，并为此编制了微机程序、绘制了固结计算曲线．文中还论述了理论解中特征根的变化规律，并就土层的水平向固结系数、渗透系数、井径比以及底面排水条件对双层理想井地基固结的影响进行了分析．

真空预压下考虑排水板淤堵行为的修正砂井固结理论

从准三维固结理论出发,根据排水板在地基排水固结中的空间性及特殊荷载条件,推导出真空预压条件下的砂井固结理论。考虑到实际工程中排水板的淤堵行为对地基固结存在影响,分别进行梯度比试验及单井模型试验,结合试验结果建立考虑淤堵行为影响的修正砂井固结理论。通过对比理论计算值与模型试验实测值,验证土体的超孔压实测变化曲线与理论曲线有良好的吻合度,理论计算公式能有效反映排水板在不同淤堵程度下对地基固结发展的影响。提出的修正砂井固结理论可为相关真空预压软基处理工程推广使用,做出更贴近实际的理论计算。

止水帷幕环保效果的影响因素分析

基于Biot固结理论并采用COFIST有限元程序,探讨了止水帷幕插入深度和地基参数等因素对环境保护效果的影响.通过平面应变模型的数值仿真,结果表明:止水帷幕打设深度越大,则坑外地表最终沉降和最终水位降深就越小;止水帷幕对于减小水位降深的效果要优于减小坑外地表沉降的效果;地基渗透系数的大小不影响最终沉降,地基弹性模量的大小不影响最终水位降深等.为提高分析结果的准确性,工程应用中应当重视基坑周围土体渗流场边界条件的准确确定.

高速公路软土路基沉降机理及计算方法

自 Terzaghi's 固结理论问世以来,软土地基沉降计算方法层出不穷,如经验公式法、有限元法以及神经网络方法等,每一种方法都有其适用性。因此,应根据工程实际情况选择合适的方法。笔者分析了传统计算软土路基沉降的方法,并指出了其弊端,提出了用神经网络和有限元进行结合计算软土路堤沉降的方法。

矩形顶管施工引起的地面沉降变形研究

以南宁市轨道交通1号线南湖站Ⅰ号过街通道顶管工程为背景,分别考虑顶管机及后续管节对土体的作用力引起开挖面周围土体的施工时变形、土体损失引起地面永久沉降、注浆对土体损失补偿引起的地面抬升、地层中超孔隙水压力消散发生失水固结效应引起的工后沉降等因素,揭示了在注浆压力作用下矩形顶管隧道周围土体的变形模式,推导了由注浆填充引起的土体竖向变形计算方法,给出了扰动范围土体内超孔隙水消散引起的工后固结沉降的计算公式。运用Mindlin弹性理论解、随机介质理论、分层总和法分别对该工程由土体应力状态变化、地层损失、注浆填充和失水固结4个方面引起的地面变形进行计算,根据计算结果与实测数据的对比分析,对矩形顶管施工扰动引起的地表沉降变形特性进行系统研究,叠加后的计算结果与实测数据变化规律基本一致,且数值吻合较好。

硬壳层软土地基一维固结特性研究

基于一维太沙基固结理论,得出瞬时加载条件下双层地基一维固结解析解答,编制了瞬时加载、单面排水的双层地基一维固结计算程序,通过计算程序分析了硬壳层与软土层各固结参数对Us-t以及Up-t的影响规律,对比各种计算双层地基平均固结度的简化方法,结合计算实例说明采用双层地基固结理论计算平均固结度的必要性。

复合地基固结解析理论研究方法与进展

复合地基固结理论源于砂井地基固结理论,其研究所采用的基本假设和研究方法也借鉴了砂井理论的研究成果。然而,由于复合地基具有桩体直径大和桩体应力集中的特点,砂井地基的某些假定条件在复合地基固结理论中并不适用,并导致复合地基固结度计算产生较大误差。基于此,本文从复合地基固结理论基本假定的适用性出发,对误差产生的根源进行分析,揭示基本假定背后隐含的科学问题以及对应的工程问题。具体内容包括控制方程在等应变条件下的适用性、初始条件的改进、桩周流量相等假设的适用性、一维变形假设、非圆截面桩等效半径的确定、群桩单元划分方法及理论体系建立等基本问题。