风荷载作用下滨海地区水闸结构受力特性研究

以广东省珠海市金湾区滨海商务区机场东路东侧主渠水闸为例,针对水闸结构所受风荷载,对比研究中英美日设计规范的计算方法,分析各国方法的差异;基于计算流体动力学数值模拟,对不同风向、规范风压及极端台风天气下水闸结构所受风荷载的分布情况进行研究;采用结构有限元分析不同风荷载工况下,水闸结构的受力特性,为滨海地区水闸结构的抗风设计提供一定的借鉴意义。研究结果表明:中国规范考虑风振系数后的风荷载值与英美日3国规范基本相当;水闸风向系数为0.75~1.03,风荷载可根据水闸朝向与主导风向的夹角乘以一定的风向折减系数;水闸背风面风荷载体型系数大于常规建筑物,建议水闸结构按照风敏感建筑进行风荷载计算;台风极端天气作用下,水闸结构风荷载在考虑风振系数的基础上再乘以一定的放大系数,并适当增加水闸结构的刚度以满足正常使用要求;考虑外海潮位及风暴增水的叠加影响,水闸结构地基承载力建议乘以不小于1.15的安全系数。

滨海超深软土区素混凝土桩复合地基桩土协同承载性能试验研究

针对某滨海超深软土区素混凝土桩复合地基,开展单桩、软土地基、三桩复合地基足尺载荷试验,获得荷载-沉降曲线及桩-土应力,对复合地基桩土协同承载性能展开研究,同时结合工后车载试验对复合地基桩顶与桩间土应力进行实测分析。结果表明:滨海超深软土区原位软土地基荷载-沉降曲线呈现陡降,三种试验的卸载回弹量均小于20%,承载后变形难以恢复;采用双曲函数模型较好地预测了复合地基的单桩承载力特征值,以单桩承载力特征值的预测值和理论值作为上下限,得到该复合地基桩间土承载力发挥系数为0.73~1;载荷试验荷载下,复合地基桩-土应力比在1.6~4.2范围内变化,与荷载水平及土体部位等因素相关。现场实测复合地基桩顶平面处桩、土应力显示,无车辆荷载时,道路中间车道下方的复合地基存在应力集中,尤其是桩顶应力较边缘车道下方更大,并随车辆荷载级别增大而略有增加;分布角法相比Boussinesq法能够较好地预测轮下复合地基桩顶与桩间土应力的中值;此外,实测桩-土应力比变化范围与载荷试验桩-土应力比范围较为接近。

下垫面变化及雨型对珠海机场片区内涝影响研究

在极端气候和城市化影响下,城市暴雨内涝问题日益严重。为有效解决弱水力梯度珠海机场片区的内涝问题,提高机场运行安全,研究基于InfoWorks ICM模型对机场片区下垫面变化及不同雨型暴雨下的管网排水能力、地表淹没情况及内涝风险等级进行分析,以期评估现有改造工程的内涝防治效果,并探究机场在不同重现期不同雨型暴雨条件下的适应能力,从而为未来的防治策略提供科学依据。研究结果显示,模型模拟水深与实测积水深度的偏差约为10%,验证了该模型在分析区域内涝特征上的可靠性。机场工程改造后,研究区域的内涝风险显著降低,不同风险等级的区域面积大幅减少,应对不同雨型的能力显著增强。特别是在百年一遇的降雨事件中,工程改造显著优化了管网性能,未满管段的比例增至58.08%,超负荷管段的比例从49%降至16.33%,从而使研究区内涝面积缩小88%、积水深度超50 cm的区域面积缩小85%。此外,当雨峰与潮位峰值同时出现时,随着降雨重现期的增加,尤其是5至50年一遇降雨事件,内涝风险随雨峰位置后移增大。机场工程改造提高了对中心型和延后型雨型的适应性,减少了有压管段的占比,显示出改造工程在提升机场抵御极端降雨事件能力方面的有效性。尽管如此,研究区内仍存在局部低洼地带和内涝风险,需持续关注并推进内涝点的整治工作。

超深软土区真空预压对复合地基的影响及其防治

在超深软土区,地块进行真空预压处理时可能会对近邻既有复合地基产生不利影响,针对性分析这种影响并寻求实用的防治方法具有重要意义。本文以某深厚软土区实际工程为原型,建立了平面应变模型,还原路侧真空预压过程,探索了复合地基受到的影响,并分析了4种对策的效果。结果表明:(1)真空预压产生的水平位移在场地边缘最大,场地边缘与复合地基之间的过渡区变形剧烈,承受了两个区域之间主要的水平和沉降变形差;(2)对于低渗透性的软土,真空预压产生的沉降主要集中在地表以下15 m范围内,深层的排水板对沉降贡献率低;(3)负压经历了从排水板向土体,从上至下的传递过程,排水板与土体之间的孔压差随着排水板深度增大而减小;(4)群桩中边桩侧向位移最大,弯矩是桩破坏的控制指标,群桩可能从边桩破坏,然后向地基中心蔓延;(5)增大场地处理边缘与路基距离、复合地基施工前先对路基进行真空预压处理、缩短地路基边缘排水板的长度以及在过渡区靠近路基一侧增加钢混支护,均是控制复合地基变形和受力的有效措施。

软基加固对双线盾构隧道穿越海堤的变形分析

为研究双线盾构隧道下穿滨海软土地区海堤工程影响,依托珠海横琴杧洲隧道交通工程,建立了采取DCM、MJS、三轴搅拌桩不同软基处理措施的三维有限元仿真模型,综合分析不同加固段在隧道盾构完成后的应力应变分布特征,揭示加固后地基土体沉降分布规律及进行加固效果评价。研究结果表明:在隧道下穿海堤段时,堤脚与水域段交接处附近为土体变形最大值区域;直至隧道盾构下穿施工完成,海堤自身-隧道衬砌-围岩加固土作为相互作用的整体研究对象,无论是堤顶表层土体最大沉降值还是隧道衬砌最大变形值,均在安全范围内。综合以上研究成果,对现有隧道下穿海堤工程软基加固方案提出相关施工建议。

斯里兰卡排水隧道大直径顶管地面沉降计算和实测分析

以斯里兰卡新姆图瓦和托林顿排水隧道项目为依托,结合现场顶管施工的地面位移监测数据,研究预测密实砂层中大直径顶管地面沉降的经验计算公式,采用数值模拟方法对顶管隧道施工全过程进行研究,分析土体参数、覆土厚度及顶管管径等设计参数对地面沉降的影响规律。研究结果表明:可采用修正Peck经验公式预测密实砂土地质中顶管施工引起的地面沉降量,沉降槽宽度修正系数α的取值范围为1.27~1.70,土体损失率修正系数β取值范围为0.65%~1.26%;砂层摩擦角及顶管管径对地面沉降影响显著,不属于浅覆土顶管时,覆土厚度对地面沉降影响较小,影响变化趋势基本呈线性。

潮位波动下滨海吹填区复合地基内部水位影响控制研究

滨海吹填区表层吹填土含砂量高、透水性强,该区域的复合地基易受潮水位变化影响。通过研究堆载预压排水固结与建造围堤结构的潮位影响控制措施,并对复合地基内部水位升降进行现场监测与分析。结果表明:堆载预压排水固结及建造围堤有效控制了潮位波动对地基内部水位的影响,复合地基内部水位幅值波动量仅为外部潮水位的1/30~1/40;复合地基内部水位变化规律与外部潮水位变化规律相似,两者之间存在一定相位差。

横琴杧洲隧道深厚海相软土地层预加固方案研究

为确保横琴杧洲海域盾构隧道的安全施工,进行了盾构掘进前的深厚海相软土地层预加固方案研究。结果表明:横琴杧洲海域软土分布厚度在4.0~50.7 m,各项强度指标均较低;通过对比分析3种加固工法,最终确定隧道陆域段、跨越海堤段和水域段分别采用三轴搅拌桩、超高压旋喷工法桩、水下深层水泥土搅拌桩地基加固设计方案,并明确了各工法的施工工艺与控制参数。

隧道围岩节理裂隙变频渗流数值模拟研究

岩石节理裂隙渗流特性对探究隧道开挖诱发地质灾害的机理具有重要意义,采用COMSOL数值模拟软件,对岩石节理裂隙进行不同振幅和不同频率下的循环注水模拟研究。结果表明:循环注水条件下,流体在裂隙内部的流动形态随入口流量呈周期性变化;注水振幅越高,流体在低流速区域的涡流形态变得更为紊乱;裂隙的渗透率随入口流量呈周期性变化,当注水流量从峰值下降到谷值过程中,渗透率从谷值8.9×10^(-8) m^(2)上升到11.1×10^(-8) m^(2);渗透率的波动幅值随注水频率和振幅的增大而增大。此外提出一种简便有效的流动区域划分方法,该方法可对裂隙的主流域和涡流区进行识别并定量计算。

换填硬壳层对软土区水泥土搅拌桩影响分析

针对桩顶与桩间换填硬壳层的滨海软土区水泥土搅拌桩,开展施工阶段和工后道路运营阶段的数值计算分析,探讨换填硬壳层材料参数、厚度等因素对软土区水泥搅拌桩受力变形的影响规律。结果表明:桩间换填硬壳层能够有效提高桩间淤泥的地基承载力,换填材料推荐可选用性质良好的含石类土,换填厚度建议0.5 m及以上;施工机械应避免行驶在复合地基边桩桩间土,且控制接地压力不大于90 kPa。软土区水泥土搅拌桩复合地基采用0.5 m厚石屑垫层+0.8 m厚路基填土,能够有效控制路基顶面的差异沉降;对桩间淤泥进行厚度0.5 m的换填,能够有效改善复合地基浅层部位及上方路基填土受力变形状态,显著减小道路运营期车辆荷载作用下桩间土的沉陷,促进应力横向扩散,减小桩土差异沉降。