Numerical Analyses of Bearing Capacity of Deep-Embedded Large-Diameter Cylindrical Structure on Soft Ground Against Lateral Loads

Presented in this paper is a three-dimensional plastic limit analysis method of bearing capacity of the deeply-embedded large-diameter cylindrical structure in the cross-anisotmpic soft ground. The most likely failure mechanism is assumed to be of a composite rupture surface which is composed of an individual wedge in the passive zone or two wedges in both active and passive zones near the mudline, depending on the separation or bonding state at the interface between the cylindrical structure and neighboring soils in the active wedge, and a truncated spherical slip surface at the base of the cylinder when the structure tends to overturn around a point located on the symmetry axis of the structure. The cylindrical structure and soil interaction system under consideration is also numerically analyzed by the finite element method by virtue of the general-purpose FEM software ABAQUS, in which the soil is assumed to obey tie Hill＇s criterion of yield. Both the failure mechanism assumed and the plastic limit analysis predictions are validated by numerical computations based on FEM. For the K0-consolidated ground of clays typically with anisotropic undrained strength property, it is indicated through a parametric study that limit analysis without consideration of anisotropy of soil overestimates the lateral ultimate bearing capacity of a deeply-embedded cylindrical structure in soft ground in a certain condition.

真空预压与真空井点降水用于软土处理的机理差异

真空预压与真空井点降水两种工艺均可用于软土地基处理,表观上两者都是通过抽真空使土体内孔隙水排出并使软土沉降,但目前对两者的工艺和机理等关键差异的认识不深入,难以有效指导现场施工。真空预压和真空井点降水在抽真空设备、竖向排水通道和密封边界等设备与工艺方面有显著差异;两者的的排水机理也有着本质区别。真空预压的加固机理是负压作用下土体发生塑料排水板水平向排水固结,同时塑料排水板内的水向上流动与重力无关;真空井点降水的加固机理是群井抽水引起地下水位降低,土体的浮重度变为湿重度导致荷载增大使土体沉降,同时井点管内的水向上流动受重力影响。在工艺和机理的差异分析的基础上,进一步明确了真空预压和真空井点降水在10个关键方面的差异,包括加固机理、影响深度、不同深度的真空传播、土体水平变形、竖向排水与重力的关系、抽真空位置影响、与外界是否连通、影响区成因、地下水位变化、是否形成非饱和带。

软土地层基坑群模型试验相似材料研制及应用

针对基坑群连续开挖存在的耦合效应问题,首先确定相似材料配比方案,通过正交试验得出合理的配比材料,进而设计基坑群模型试验来研究两侧基坑叠加作用影响下车站基坑的围护结构和土体表层变形.研究结果表明:满足该软土地层相似常数的土层材料配比为(石英砂∶滑石粉∶双飞粉∶膨润土∶水=0.27∶0.27∶0.232∶0.058∶0.17);基坑群开挖时由于相邻墙体引起的墙后土拱效应叠加导致坑间土体水平应力降低,围护结构受力和变形量减小,坑间土体沉降量增大;基坑间距是支护结构变形的主要影响因素,两侧基坑间距位于1H~2H之间(H为基坑深度),接近1倍开挖深度一侧的叠加影响大于接近2倍开挖深度一侧.

软土隧道盾构掘进下地面沉降快速控制技术研究

为了解决原有软土隧道盾构掘进下地面沉降快速控制技术只计算单一的盾构掘进参数,导致控制效果不佳的问题,计算盾构机的铰接角度,确定铰接角度与千斤顶行程差间的关系,分析盾构掘进下地面沉降情况,计算盾构千斤顶的侧向压力和注浆空隙数值,设置相应的软土隧道盾构掘进参数,控制和分析软土隧道盾构掘进下多个施工要点,实现对地面沉降的快速控制。实验结果表明,与以往的软土隧道盾构掘进下地面沉降快速控制技术相比,在实际应用中设计的软土隧道盾构掘进下地面沉降快速控制技术,能够将地面沉降数值控制在–4.00~2.00 mm,控制效果更好。

软土地层45m级超深基坑工程实测变形性状分析

以上海软土地区某挖深45m级超深基坑工程为背景,分析了其实测变形特性。结果表明:地下连续墙的侧向位移随开挖深度的增大而逐渐变大,且变形空间效应显著;由于开挖深度大,地下连续墙的绝对侧向变形量也较大,但最大侧向位移平均值与开挖深度的比值仅为0.43%,与上海软土地区挖深小于30m的基坑变形统计平均值接近;地下连续墙及立柱受开挖卸荷影响,竖向位移表现为隆起,且在底板浇筑工况下隆起值趋于稳定,立柱的最大回弹达65mm;各道支撑轴力增量基本发生在紧邻下方土体开挖工况,且最大轴力值基本发生在第六、七、八道支撑中;基坑外地表沉降均呈“凹槽形”,随施工阶段的推移地表沉降逐步增加,且发生最大沉降的位置随之逐步向坑外发展,而无量纲化地表沉降仍处于上海软土地区统计的沉降包络线范围之内;此外,基坑周边管线、磁悬浮的变形均较小,表明基坑工程的安全可控。

地基处理施工扰动引起软土灾变的识别方法

沿长江两岸沉积了第四系漫滩相软土,新近河流漫滩相沉积物以粉质黏土、粉细砂、细砂为主,表现为高压缩性、低强度、易触变液化,地基处理施工扰动引起漫滩相软土产生灾变破坏。对地基处理施工扰动引起的长江漫滩相软土灾变现象进行总结,通过在地基处理现场监测软土的土压力、孔隙水压力和土体水平位移,提出地基处理施工扰动引起漫滩相软土灾变的判据,建立施工扰动引起长江漫滩相软土灾变的判别方法。水泥搅拌桩施工扰动引起软土灾变表现为搅拌桩桩顶下沉,形成充满水的空洞,搅拌桩顶下沉量最大达到70 cm,并伴有大量细砂翻涌;在水泥搅拌桩钻芯取样过程中,相邻水泥搅拌桩位置出现喷水冒浆现象,搅拌桩的取芯率不足60%,水泥搅拌桩成桩质量很差;软土灾变位置处测得的超孔隙水压力大于土压力。

人工冻土冻胀引发地面变形规律及影响范围探究

采用随机介质理论和模型试验方法,基于现场测试数据和文献发表数据,分析了人工冻土冻胀引发地面变形规律和冻胀影响范围。结果表明:(1)随机介质理论计算结果表明人工冻土冻胀引发地面变形曲线是一条高斯型二重积分曲线;(2)物理模型试验得出地面抬升曲线规律与高斯分布拟合度较高,试验地面抬升曲线的高斯分布拟合系数为0.97747,工程实测数据的高斯分布拟合系数为0.94932~0.99553,对文献数据拟合得出拟合系数位于0.95441~0.98344;(3)冻结引发地面变形范围为8~10倍冻胀丘宽度。冻结壁为对称结构或拟对称结构时,冻胀引发地面变形曲线可以采用高斯分布进行拟合。该结论可以为人工冻土冻胀引发上部地面变形量计算及影响范围提供设计参考。

长周期地震动下软夹层地基的层间隔震结构振动台试验研究

长周期地震动易使隔震结构地震响应强烈,考虑土-结构相互作用(SSI效应)后隔震结构可能更不利。为探究长周期地震动下软弱夹层地基SSI效应对层间隔震结构的动力响应规律及减震性能的影响,开展刚性、软夹层地基上大底盘单塔楼层间隔震结构的数值模拟和振动台试验。结果表明:考虑SSI效应后结构的自振周期较刚性地基增大,但采用隔震技术后延长的周期倍数降低;软夹层地基对输入地震动具有明显放大和滤波效应,与地震动的峰值和频谱特性相关;SSI效应对层间隔震结构的地震响应以放大作用为主,对下部底盘和隔震层的影响较大;考虑SSI效应后长周期地震动下隔震结构的地震响应较普通地震动更为强烈,减震效果变差,特别是近场脉冲地震动下隔震层位移超限,体系发生失效破坏。

地面堆载下高压电塔变形失稳原因数值分析

针对广州市南沙软土地区高压铁塔在堆土荷载作用下的变形破坏现象,运用Abaqus有限元软件,并考虑软土的高灵敏特性,对扰动区软土进行强度折减,对堆载作用下软土地基高压铁塔基础的变形破坏行为进行模拟,揭示邻近堆土荷载作用下深厚软土层中塔基变形的影响机理。结果表明,受扰动地区的浅层淤泥在地面填土荷载产生的附加应力作用下发生破坏、流动,此外铁塔东面为河涌、河流,地势比铁塔桩基础顶面低,形成临空坡面,淤泥层更易发生剪切破坏并往临空面流动,从而导致塔基产生更大的变形以致高压电塔失稳。

柔性测斜仪在软土地基深基坑监测中的应用研究

本文介绍了柔性测斜仪的工作原理,对某软基深基坑项目中柔性测斜仪自动化监测的应用成果进行了分析研究。根据施工工况分析了柔性测斜仪测试成果的可靠性,结合人工测斜成果验证了其测试成果的准确性,通过坑周地表断面竖向位移的监测进一步验证了柔性测斜仪在深层水平位移自动化监测中的可靠性与准确性。研究结果表明,柔性测斜仪可以在软土地基深基坑深层水平位移测试项目中推广应用,尤其适用于周边环境复杂的深大基坑,可实时、准确而可靠地反馈基坑重要的变形信息。

天津港地区超软土地基长期沉降机理研究

为研究超软土地基软基处理后长期沉降的产生机理及关键影响因素,依托天津港南疆港区规划三路超软土地基工程,采用数值分析和现场试验结合的方法,分析了超软土地基的地基处理过程及工后长期沉降变形和孔压变化规律,得到了津港地区超软土地基长期沉降的产生机理。超软土地基排水板下方的下卧黏土层在抽真空结束后产生了132 kPa的超静孔压,这是决定软土地基工后长期沉降的关键因素。下卧黏土层的固结排水性能决定了整体地基的长期沉降的发生发展趋势。

基于有限元模拟的软土场地PHC管桩+无梁板地基处理应用研究

随着城市开发向滨海软土场地发展,PHC管桩+无梁板地基处理以其质量可靠、施工快速、效果优良的优点正广泛得到应用。本研究以宁德市某工业园配套厂房项目PHC管桩结合无梁板地基处理为例,通过有限元数值模拟分析了场地地基土的应力应变状态,针对其特性提出了相应工程设计措施,为后期类似软土场地地基处理工程设计提供了参考及依据。

邻海吹填软土地基处理与施工质量控制

部分市政道路工程所在区域涉及邻海吹填软土地基。相较于常规软土地基,由于邻海吹填软土地基的吹填淤泥性质与原有淤泥性质差异较大,使得邻海吹填软土地基处理时难度更大,必须要做好施工质量控制管理。据此,以某邻海市政道路工程为例,介绍邻海吹填软土地基处理方法与施工质量控制措施,旨在为后续邻海吹填软土地基处理及工程施工提供一定参考。

软土场地500 kV变电站沉降监测与建模分析

变电站基础产生过大的累积沉降或不均匀沉降将严重影响变电设备的安全运行,因此有必要对变电站沉降进行监测和分析。以山东省东营市某500 kV变电站为研究对象,介绍该工程场地的地质条件和地基处理情况,分析该工程各变电站建筑实地监测沉降数据,总结变电站建筑的地基沉降规律。采用水泥土深层搅拌法,通过设置合适的桩径、桩长、桩间距,按照相关规范严格把控施工质量,有效控制变电站建筑的累积沉降。应用商业有限元软件ABAQUS,将土体视为饱和多孔介质,采用渗流-应力耦合分析方法,建立变电站主要建筑物地基基础的三维有限元模型,对地基沉降过程进行数值模拟并与实测结果对比,验证了模型分析方法的合理性。通过对数值模拟数据进行最小二乘拟合,提出进行累积沉降预测的经验计算公式。

软土地基上桩基础多方案经济指标的探讨

由于桩基工程占总造价比例较大,不同的桩型、桩径、桩长对工程造价均有较大的影响,因此,对桩基工程的经济指标进行比较是控制项目成本的一个重要手段。论文以已有的项目作为背景资料,尝试对不同桩型的方案进行了比选,分析比较桩基础设计的经济指标,为后续项目桩基础设计时的选型提供了理论依据。

软土地基深基坑拉森钢板桩支护关键技术研究——以北洋泾路为例

依托上海市北洋泾路扩建工程,重点研究了软土地基深基坑采用拉森钢板桩作为基坑围护的关键技术和安全管理措施。根据工程所处的地质条件和支护方案,总结了软土地基深基坑拉森钢板桩支护施工的难点。结合支护施工方案,分析了拉森钢板桩施工的关键技术,并在此基础上提出了施工控制技术参数和相应的安全保障措施,为拉森钢板桩在软土地基深基坑支护中的应用提供借鉴与参考。

基于多元化理念的软土地基处理组合形式优化设计探讨

随着城市建设向软土场地发展,大型软土地基处理工程日益增多。本文以某大型地基处理工程为例,介绍及分析了综合考虑工期、沉降控制及承载力控制要求、处理深度、成本等不同优先级控制因素的多元化组合软土地基处理优化设计方法。实施效果表明采用该方法综合效益显著,可为类似工程提供参考及借鉴。

公路路桥施工中有关软土地基处理策略研究

路基属于公路的关键组成部分,其承担着十分重要的职责,路基应该具备理想的强度、稳定性等.对于软土路基,需要采取可靠的处理方案,确保其符合实际的项目标准,满足具体的质量要求.软土路基是公路工程施工中的常见问题,目前可用于软基处理的技术方法有很多,不同工程要根据软基类型、埋深等因素确定适宜的处理方法,然后在施工中严格执行技术标准及规程,确保软土路基施工达到预期效果.

软土地基处理工程监测研究

针对目前软土地基处理工程监测工作开展存在的问题,文章从实践角度出发,分析了软土地基处理工程的监测现状,并提出了优化控制策略。结果表明,监测技术的运用需与工程建设所处的软土地基地质环境和所采取的软土地基处理技术进行充分结合,才能使监测点、监测设备及监测方法的运用更具实用性。

软土地基处理技术在岩土工程中的应用

我国疆土非常辽阔,而地质条件多样化特点也非常明显,因此在岩土工程施工中遇到软土地质条件是无法避免的,软土地基是一种不良地质条件,具有抗剪强度低、触变性和流变性等特点,必须通过相应的技术手段对其进行有效处理,才能确保建筑地基的稳定性达到工程要求标准.目前,我国的软土地基处理技术有了良好发展,已经衍生出多种技术形式,本文分别探讨各项软土地基处理技术在岩土工程中的具体应用,希望能助推岩土工程施工的良性发展.