埋地管线破损漏土诱发地面塌陷过程的流固耦合离散元模拟

为了探究埋地管线破损-漏土诱发地面塌陷的规律,采用DEM-CFD方法,综合考虑管线埋深、水压和破损口半径等因素,对单一砂土层和上覆黏土层两种工况的地面塌陷过程进行了数值模拟分析。结果表明:颗粒损失率和地面沉降值呈正相关关系;根据颗粒损失速率,塌陷过程可划分为颗粒运移、快速损失和沉降槽缓慢扩展3个阶段;水压是影响颗粒损失速率的主要因素;对于单一砂土层,随着水压、破损口半径的增大和管线埋深的减小,颗粒损失率逐渐增大;对于上覆黏土层,由于颗粒的黏结作用,颗粒运移阶段持续时间与上覆黏土层厚度呈正相关关系,与水压、破损口半径呈负相关关系。

某临江地层基坑群井降水试验及数值反演研究

某地区地下水埋深浅,含水层与周围地下水联系较为紧密,基坑开挖施工时,存在较大的降水难度。为解决这一特殊地层的降水问题,提供临江地层基坑降水方案的参考,进行群井降水试验和数值.模拟计算。试验确定了降水影.响半径、单井出水量等参数,并利用三维渗流数值模型分别计算出不同土层的渗透系数:杂填土渗透系数为153m/d,素填土渗透系数为008m/d,淤泥质粉质黏土的渗透系数为0.043m/d,粉砂夹粉土的渗透系数为6.32m/d。研究结果可为该地区基坑降水设计方案提供参考。

垃圾填埋场复合衬垫剪切特性单剪试验研究

针对垃圾填埋工程中复合衬垫的界面抗剪特性,利用改进的叠环式单剪仪,对由砂土-无纺型土工布-土工网格-土工膜-夯实粘土组成复合衬垫进行了整体剪切试验研究。重点讨论了复合衬垫整体单剪试验的应力-位移曲线、相同剪切应力下各个界面的位移大小与变化特征和强度特性。研究结果表明:复合衬垫整体单剪试验的应力-位移曲线在低法向应力试验中没有呈现明显的软化特征,在高法向应力试验中有硬化现象;随法向应力增加剪切破坏面会发生转移;目前常用的把复合衬垫拆分为单个界面进行研究来确定最危险界面的方法不能够正确地反映填埋场中的复合衬垫在加载过程中的衬垫单元的实际受压变形情况和在剪切变形过程中最危险破坏面转移的情况;复合衬垫界面的抗剪强度包线呈现双曲线性质。

受侧向土体位移斜桩的特性

通过三维有限单元法分析了斜桩受侧向土体位移的特性。变动柱和土体参数进行敏感性分析,得出桩的柔度、侧向土体位移的大小、桩顶约束条件、土体位移形状和土体移动层厚度等对斜桩的影响。刚性桩的挠度小于柔性桩,但弯矩和剪力大于柔性桩。斜桩非线性弹簧的土抗力—位移关系(p-y曲线)表现为双曲线特征,可基于直桩的Winkler地基反力法对斜桩进行简化计算分析,但应对直桩的极限土抗力值进行修正,以期更好的反映斜桩的特性。

水化针刺GCL+GM复合衬里的单剪破坏特征

针刺GCL和HDPE土工膜(GM)广泛应用于填埋场防渗衬里,GCL的内部剪切强度和GCL/GM界面剪切强度是填埋场复合衬里边坡滑移稳定性的控制因素。通过开展不限定剪切破坏面的水化针刺GCL+GM复合衬里大单剪试验,获得了剪切过程中GCL/GM界面位移和GCL内部位移发展规律,分析了GM的糙面分别与GCL的有纺面和无纺面接触时的峰值强度,揭示了GCL+GM复合衬里的整体剪切破坏特征。试验结果表明:大单剪试验能够正确和合理地模拟GCL与GM间的相互作用,GCL+GM复合衬里中的极限破坏面不仅会随着法向应力的增加而发生转移,甚至出现GCL内部和GCL/GM界面同时成为剪切破坏面的临界状态。

PCC桩水平承载特性足尺模型试验与数值模拟

通过进行大型模型槽足尺模型试验,根据桩身变形和桩身弯矩的试验结果,分析了水平荷载作用下现浇混凝土大直径管桩(以下简称PCC桩)的水平承载特性和桩-土共同作用性状。采用大型通用有限元软件ABAQUS对PCC桩的水平承载特性进行了数值模拟,计算结果与试验结果符合得较好,并进一步探讨了PCC桩水平承载特性的主要影响因素。结果表明:表层土体的弹性模量对水平受力性状影响较大,表层土体的厚度对桩身水平位移也有较大影响,因此可以通过改良表层土体来控制桩身水平位移,以达到工程设计要求;土体强度参数对水平承载特性也有影响,尤其是内摩擦角和粘聚力较小时更为明显。

初始含水率对红黏土胀缩变形特性的影响试验研究

红黏土是一种特殊土,其作为路基填料时在季节性干湿循环条件下会发生变形破坏,从而导致一系列路基病害的产生。利用收缩仪和膨胀仪,对不同初始含水率下的重塑红黏土土进行了无荷条件下的干湿循环试验,研究了不同初始含水率下红黏土的反复胀缩变形特征。结果表明:初始含水率及干湿循环次数对红黏土的胀缩变形均有影响。随着干湿循环次数的增加,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率绝对值逐渐增大;相对膨胀率、相对收缩率均越来越小;相同的干湿循环次数下,初始含水率越大,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率越大,对于前3次干湿循环,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率越小,而对于3次干湿循环之后,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率却越大。红黏土在干湿循环中,发生了不完全可逆的胀缩变形。

浆固碎石桩荷载传递特性试验与数值分析

通过室内模型试验,对浆固碎石桩这一新型桩基技术的承载性状、荷载传递特性进行了探讨。试验结果显示,浆固碎石桩极限承载力明显大于桩底注浆桩和素混凝土桩的极限承载力,说明浆固碎石桩中水泥砂浆胶结桩侧泥皮和桩底沉渣改善了桩侧摩阻和端阻能力。通过对模型桩P—S关系、桩端阻力Q_p—P关系的分析,初步了解了浆固碎石桩在竖向荷载作用下的承载性状,同时给出了浆固碎石桩的端阻力及侧摩阻力的提高系数。在此基础上,利用Flac^(3D)三维有限差分软件对模型试验进行计算分析,进一步研究浆固碎石柱的承载性状,揭示了模型桩受荷后的荷载传递规律。

地震动非一致性对隧道动力响应的影响分析

针对隧道的抗震安全性,借助有限元软件平台对其地震时程响应进行非线性有限元分析。利用弹性模型考虑混凝土隧道在循环荷载作用下的拉、压应力-应变关系,同时对土体采用MohrCoulomb模型,选用人工边界作为边界条件,以人工合成的多点地震加速度时程作为地震动输入,分别考虑一致输入、行波效应、相干效应及行波加相干效应对隧道的影响。分析结果表明,与一致激励的计算结果相比,非一致地震激励会显著增加隧道结构的内力和位移响应,从而对隧道抗震产生不利影响。研究结论可为长隧道结构的抗震设计和分析提供科学依据。

基于Bishop条分法的多点多向地震动作用下边坡稳定性分析

以人工合成的多点、多向地震加速度时程作为地震动输入,基于Bishop条分法推导了地震边坡稳定安全系数的表达公式。在此基础上,针对某一具体算例,分析了不同地震峰值加速度下的不同坡高边坡稳定安全系数的变化规律,并与单点、单向地震动输入的结果进行了对比。结果表明,对于本文给出的算例,在坡高与地震峰值加速度都相同的条件下,多点、多向地震作用下的边坡安全系数要大于单点、单向作用下的安全系数;当坡高小于30 m、地震峰值加速度小于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数与单点、单向相差不大;当坡高大于30 m、地震峰值加速度大于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数相对单点、单向要小36%以上,此时边坡稳定性评价必须考虑地震动的多点、多向特性。

声波透射法测试路用气泡混合轻质填料的试验研究

基于声波透射测试原理,针对气泡混合轻质填料路基的验收评估,探索建立适用气泡混合轻质填料的无损测试方法,采用ZBL U510型非金属超声检测仪对不同龄期、不同配合比、不同裂缝分布的气泡混合轻质填料进行超声检测试验。试验结果表明:超声检测仪输入脉冲宽度0.04 ms,采样长度512点,采样周期0.4μs,发射电压500 V时,检测速度及检测结果的稳定性较好;波速与龄期呈正相关,波幅随龄期增长先减小后增大,主频与龄期无明显相关性;波速与填料强度呈正相关,波幅和主频与填料强度无明显相关性;气泡混合轻质填料试块内部存在单条裂缝时,沿裂缝法向检测,波形图呈畸变现象,频谱图呈多峰现象,主频值衰减,沿裂缝切向检测,仅波形图呈畸变现象;存在多条裂缝时,裂缝数越多、裂缝形式越复杂,波形图越紊乱,主频值越低;建立了基于波速的强度预测模型、基于波速、龄期的强度预测模型和基于波速、配合比的强度预测模型,3种模型的强度预测值和实测值的误差均满足正态分布,并通过现场测试试验对模型进行了验证。基于声波透射原理建立的无损测试方法,可通过声参量判断气泡混合轻质填料强度以及填料内部是否存在裂缝等缺陷,该测试方法适用于室内测试试验,为气泡混合轻质填料路基现场测试中的应用提供了试验研究基础。

饱和砂土最大动剪切模量的不同试验对比研究

对233个饱和砂土土样室内试验确定的最大动剪切模量和同一位置现场原位试验确定的最大动剪切模量进行了对比研究。结果表明:两者相差很大,室内试验结果基本上小于现场试验结果,埋藏深的土样相差更大;室内试验的最大动剪切模量与深度符合幂函数规律,且与砂土的密实度有关,与砂土的颗粒成分关系不大。通过工程实例,比较了2种试验最大动剪切模量对地震反应分析的影响,得到了室内试验最大动剪切模量与现场剪切波速的统计经验关系式。该经验关系式对工程场地地震反应分析具有一定的参考应用价值。

水化针刺GCL剪切破坏机理的试验研究

土工膨润土防水毯(GCL)的内部剪切强度是影响复合防渗衬里边坡稳定性的关键因素,加筋纤维的存在使针刺GCL的内部剪切强度明显高于非加筋GCL。含水化GCL的复合防渗衬里结构剪切试验会发生应力小峰值现象,但大都被研究人员忽视;加筋纤维对GCL峰值剪切强度的贡献处于定性阶段。通过开展GCL内夹钠基膨润土的饱和剪切试验和理论分析,证实应力小峰值现象为水化针刺GCL应力位移曲线的固有特征,并且小峰值应力代表了GCL内夹膨润土的抗剪强度贡献。以应力位移曲线上的应力小峰值现象为基础,将加筋纤维对GCL峰值剪切强度的贡献定量化,结合破坏机理分析了针刺GCL内部剪切破坏和应力位移发展过程。考虑针刺GCL剪切强度各部分贡献,提出了一种能反映针刺GCL破坏机理的峰值强度准则。

构建内涝势冲量的海绵城市内涝程度评价方法

近年来我国城市内涝频发,雨季"看海"情况屡见不鲜,而目前对于内涝程度还没有统一的评价指标体系,为了得到更加完善的海绵城市内涝程度评价指标体系,基于城市内涝动态历时特征,提出内涝势冲量的概念,建立城市局部内涝瞬时指标、局部内涝综合指标、区域整体内涝指标标准值等组成的评价城市内涝程度的指标体系及其具体计算分析方法.针对宁波市奉化区中交未来城工程案例,结合SWMM模型计算该区域内涝情况,并采用此评价方法进行分析.结果表明:计算的局部内涝综合指标能有效反映城市内涝点的内涝程度,其内涝设计值可以有效评价城市整体内涝程度;计算的区域整体内涝程度指标平均值能描述LID(低影响开发)措施防涝设计的总体合理性,并且指标体系能有效反映内涝的时空分布特征,指标值采用无量纲量,评价方法更加科学.

现浇X形桩复合地基拓宽高速公路路基沉降计算方法研究

软土路基沉降计算是高速公路拓宽工程中的重要课题。以南京长江四桥南接线栖霞互通312国道拓宽段采用现浇X形桩处理的软基路段为背景,推导出现浇X形桩拓宽路基的附加应力和沉降计算方法,采用附加应力叠加的方式计算拓宽新路堤引起的附加应力,在沉降计算中引入充盈折减系数以反映异形桩的截面效应,建立了现浇X形桩拓宽路堤的沉降计算简化公式。分析了全部路堤、老路堤和新路堤下附加应力和沉降分布规律并与现场监测结果进行对比,对拓宽工程沉降的主要影响因素进行了讨论,分析了不同拓宽宽度和坡比下附加应力及沉降分布规律。

高喷插芯组合群桩竖向承载特性的数值分析

高喷插芯组合桩(简称JPP)是一种新型的复合材料桩,具有承载力高、造价低等优点。利用岩土工程专业软件FLAC3D对JPP群桩竖向承载特性进行了数值模拟分析,讨论了桩数、桩间距、桩长、不同组合形式、不同水泥土弹性模量等对竖向承载特性的影响。结果表明:承载力随着桩数的增加而减小,但16根群桩与25根群桩的承载力相差不多,16根群桩承载力可以代表16根以上群桩的承载力;桩间距越大,承载力越小,桩间距宜采用3倍的JPP组合桩径或4倍的芯桩桩径;承载力随着桩长的增加而增加;分段组合形式承载力效果较好,实际工程施工中宜采用之;水泥土弹性模量对竖向位移没有影响,但水泥土弹性模量越大,芯桩轴力越小。

哑铃桩模型试验与承载力计算方法研究

对自主研发的哑铃桩进行了系列试验和理论分析。通过与不同截面形式的桩进行承载性能试验对比,分析了存在顶盘、扩头情况下的哑铃桩与传统单桩等桩型在不同外力荷载作用下的承载力差异,及其与桩端受力、荷载沉降等的关系。研究表明,本文模型试验中,周围填土是砂的条件下,哑铃桩桩端阻力分担了绝大部分的桩顶荷载,可把哑铃桩视作端承桩进行设计,其承载力较之其它桩型显著提高,且在达到桩基极限承载力时,其所对应的桩顶沉降较之普通预制桩明显减小。此外,还针对哑铃桩的构造特点提出了哑铃桩承载力计算公式,并通过与试验数据的对比,验证了其合理性。

基质对杂填土力学性质的影响

采用中型三轴仪,对南京吉山矿区堆放场的杂填土进行试验研究。通过对含石量为30%的粉质黏土、砂土、粉土三种基质的杂填土分别进行不同围压下的剪切试验,分析基质对杂填土力学性质的影响。结果表明:三种基质杂填土的(σ_(1)-σ_(3))-ε_(1)关系曲线为双曲线,属应变硬化性曲线。相同围压下,在低围压时,随着基质的变化,杂填土破坏时的偏差应力相差不大,在高围压时,随着基质的变化,杂填土破坏时的偏差应力存在着显著差异。同一基质下,随着围压的增大,杂填土破坏时的偏差应力也逐渐增大,其中基质为粉土的杂填土破坏时的偏差应力增量最大。基质为粉质黏土和粉土的杂填土,始终呈剪缩状。砂土基质的杂填土,随着轴向应变的增大,体应变变化较为复杂;在围压为100 kPa时,砂土先呈现减缩后呈现剪胀的变化规律;在围压为200,400 kPa时,始终呈剪缩状。通过对强度参数特性指标和本构模型计算参数的综合比较,发现基质是影响杂填土力学参数的一个重要因素。

Y型沉管灌注桩及其承载特性

对Y型沉管灌注桩技术原理予以介绍,针对工程界对Y型桩有别于传统桩型的反拱曲面是否存在摩阻弱化效应的忧虑进行圆形桩、Y型桩现场对比试验。试验结果表明:Y型桩承载力的增加与侧表面积的增加效果同样明显,反拱曲面尽管可能存在摩阻不均匀发挥的特性,但未发现其异形摩阻弱化效应。结合三个工程实例的静荷载检测结果,对Y型沉管灌注桩的承载特性进行分析;针对Y型桩有别于传统桩型的过度充盈反而削减承载力的特点,提出在计算Y型桩极限承载力时引入充盈折减系数,并对求解充盈折减系数的方法予以介绍。

浆固碎石桩成桩注浆渗透影响分析

浆固碎石桩作为一种新型软土地基处理技术,其主要通过注浆改善桩体的加固效果,同时通过浆体渗透来改善桩周土体的物理力学性质,从而减小浆固碎石桩复合地基沉降。针对浆体对桩周土体的渗透作用,按照平面轴对称问题,推导出注浆渗透影响范围的计算方法和浆固区压缩模量计算公式,并通过室内模型试验研究,验证了浆固区压缩模量计算公式的正确性。随后,利用数值计算分析,对浆固区影响范围进行量化分析,并通过数值拟合得到了考虑注浆渗透影响的桩体等效半径计算公式。所得结果对工程设计具有重要的指导意义。