饱和砂土三轴试验中反压设置与抗剪强度的研究

为增加试样饱和度而采用反压饱和是室内三轴试验中普遍采用的技术手段,但现行规范对试样中反压取值没有具体规定。通过对福建标准砂的一系列固结不排水和固结排水三轴试验,分析了不同反压、围压下饱和砂土的应力–应变关系、孔压发展规律,并分析了几种常用破坏取值标准下土体强度指标的差异。试验结果表明固结不排水三轴试验中,反压对砂土应力应变关系、孔压发展有明显影响,从而影响强度取值;而在固结排水试验中,施加不同的反压对于砂土抗剪强度则基本无影响。在不排水剪切中,建议反压设为300～500 kPa,且在同一组试样中采用统一的反压对试样进行饱和。在破坏标准上,建议采用最大有效主应力比(1/3)max对应强度作为砂土的不排水抗剪强度;而在考虑土体残余强度时,建议采用超静孔压下降为零为破坏标准。

无粘性土石坝漫顶溃决水槽试验研究

为了研究无粘性土石坝漫顶溃决的冲刷演变过程,文中通过采用室内水槽物理模型试验开展了4组物理模型试验。研究表明无粘性土石坝漫顶溃决过程科分为四个阶段,在溃坝前中期坝体颗粒粒径的增大会加快了坝体侵蚀过程,在溃坝后期土颗粒粒径小的坝体模型侵蚀速度更快。由粗颗粒填筑而成的坝体模型在溃决过程中,流量的上涨速度和消退速度相对较快且峰值流量随着颗粒粒径的增加而增加。

软土地区预应力管桩偏位处理实例分析

结合工程实例分析了预应力管桩产生偏位的原因,介绍了预应力管桩偏位的处理方法。预应力管桩桩顶偏位桩的处理方法为:首先应先测量每根管桩的平面偏位情况;然后对所有管桩进行低应变动测确定桩身损伤情况及缺陷深度;最后根据管桩偏位和损伤情况采取有针对性的处理措施。对严重偏位且断裂的桩进行补桩处理;对偏位较小且桩身质量完好的桩进行纠偏扶正处理;对偏位较大且桩身有损伤的桩进行先纠偏扶正,并在管桩内芯放钢筋笼灌芯加固处理,处理后的单桩承载力极限值可取原设计承载力极限值的60%;对偏位桩集中部位,处理后承载力达不到设计要求时应进行补桩处理。本工程经上述措施处理后建筑物实测最大沉降仅为13 mm且沉降较为均匀,说明效果良好,具有借鉴意义。

列车交通荷载作用下软土路基的长期沉降

通过2.5维有限元结合薄层单元方法,建立了列车运行荷载作用下轨道和地基动力相互作用的3维分析模型,求解不同运行速度列车荷载作用下路堤下卧层地基中动偏应力的分布,结合软黏土在循环荷载作用下的累积塑性应变理论,建立了路堤下卧层地基在列车运行荷载作用下长期动力附加沉降的计算方法。在此基础上采用瑞典X2000高速列车的实际轨道和地基情况进行了计算,分析了长期沉降随时间的发展过程及其在地基中的分布规律,特别是考虑了列车运行速度对路基沉降的影响。

不同压力下垃圾降解压缩试验研究

利用课题组设计研制的垃圾降解压缩试验仪,将新鲜垃圾试样在100,200,400 kPa三个竖向压力作用下分别进行室内降解压缩试验。试验模拟了不同降解条件下填埋场垃圾的沉降过程,对比研究了压力对垃圾土长期沉降的影响。试验结果表明,当垃圾处于适宜的降解环境时,垃圾中有机物的生物降解导致沉降速率逐渐增大,产生比较显著的降解沉降。试样所受的压力越大,产生的主压缩应变越大,后期的降解沉降和蠕变沉降越小。随着时间的增加,压力对总沉降的影响相对减小。压缩参数与垃圾的降解状态有关,应变与时间对数曲线中在压缩前期和后期近似呈线性关系,压缩前期修正次压缩指数较小,后期垃圾加速降解时修正次压缩指数较大。

软土非线性固结计算若干表格及应用

为方便非线性固结理论在实际工程中的应用,基于软黏土非线性一维固结理论,给出了能综合考虑软土压缩性和渗透性的非线性特性、自重应力沿深度实际分布、逐渐加荷等影响的软土非线性固结计算若干表格,并通过算例说明了其应用。为工程计算和相关理论研究提供了工具和参考。

一种考虑桩侧土应变软化的荷载传递函数

建立了一种考虑桩侧土应变软化的荷载传递函数,其参数的物理意义明确,取值简单,应用简便。并根据浙江地区的工程经验,给出不同土层中软化系数c的建议值。该应变软化函数的特征中,软化系数c越大,软化现象越显著,即残余强度越低;参数τu决定应变软化函数的极大值,即极限摩阻力;参数s u决定应变软化函数的驻点(临界点),即极限位移。该应变软化函数的特征:当相对位移小于极限位移时,桩侧摩阻力随着相对位移的增大而增大,且增大速度不断减小;当相对位移等于极限位移时,桩侧摩阻力达到最大值;当相对位移大于极限位移时,桩侧摩阻力随着相对位移的增大而减小。应用应变软化函数和双曲线荷载传递函数对所收集的工程桩实测资料及离心试验资料进行拟合,结果表明此应变软化传递函数比双曲线荷载传递函数更适合于反映桩侧土软化的应力应变关系。

刚性挡土墙地震主动土压力的拟动力学分析

采用拟动力学方法的基本假定,考虑地震加速度的放大效应,利用水平层分析法,求得在地震荷载作用下随地震时间变化的主动土压力强度的分布解.将最危险滑动面倾角和合力作用点高度与传统方法进行比较,分析合力作用点时程曲线的特征,探讨水平加速度系数及加速度放大系数对土压力分布的影响.结果表明:采用该方法计算得到的滑动面倾角和合力作用点高度大于传统方法计算值;合力作用点高度在地震时是不断变化的;水平地震加速度系数及加速度放大系数均对土压力分布有很大影响,不考虑加速度的放大效应是偏于危险的.

非均质土中基于虚土桩法的桩基纵向振动

在考虑桩底有限土层影响的情况下,研究非均质土中桩在纵向振动荷载作用下的动力特性.在将桩截面积范围内有限层桩底土模拟为虚土桩的基础上,建立虚土桩-土、桩-土耦合振动模型,采用复刚度传递多圈层平面应变模型建立桩、虚土桩与桩侧土的纵向振动动力方程,利用桩-土、虚土桩-土以及虚土桩-桩的耦合接触条件求解动力方程,得到桩顶频域响应解析解和时域响应半解析解.通过对虚土桩参数的研究检验桩底土对桩动力响应的影响,得到一系列桩顶速度导纳曲线、时域反射波曲线以及复刚度曲线表现规律图.

人工制备土的结构性及其对应变局部化的影响

采用人工制备土方法和固结不排水(CU)剪三轴试验开展研究.通过在宁波滨海粉质黏土中加入少量水泥和盐粒构造多组结构性强弱不同的人工结构性土,固结不排水剪三轴试验结果表明:水泥掺量为2%的试样的结构性与宁波原状粉质黏土最为接近,达到了利用人工制备结构性土来模拟原状土的效果.随着水泥掺量的增加,人工结构性土的有效黏聚力近似呈指数形式增长,有效内摩擦角没有明显变化,初始变形模量增大.在相同围压下,随着土体结构性的增强,试样更易发生应变局部化并出现剪切带破坏;应力-应变曲线出现软化,峰值点应力增大且对应轴向应变呈减小趋势.对于同一种土体,结构性差异对剪切带倾角值影响不大,Mohr-Coulomb理论对剪切带倾角的预估值与实测值较为吻合.

次固结系数对准超固结土固结特性的影响

为了分析准超固结土固结特性受次固结系数影响的规律,采用消元法把用孔压和应变表示的一维Yin-Graham等效时间流变固结方程组简化为一个用孔压表示的一元偏微分方程.采用该一元偏微分方程,通过差分数值方法,对自然界普遍存在的预固结软土地基的固结特性进行数值分析.结果表明:当软土地基的预固结绝对等效时间较大时,在软基固结前期存在次固结系数越大、孔压消散越快、固结度越大这一与直觉相反的固结现象.对这一现象产生的物理根源进行定性分析,证明这一现象与以往基于Yin-Graham等效时间流变模型定性得出的预固结土在固结前期存在次固结系数越大、固结度越大的研究结论相吻合.

低掺量水泥固化土的力学特性及微观结构

针对某滩涂淤泥,开展不同淤泥初始水的质量分数、不同水泥掺量的固化土无侧限抗压强度试验、一维压缩试验以及扫描电镜试验,研究低掺量水泥固化土的力学特性与微观结构特征,探讨其与常规掺量固化土的差异.结果表明:分界水泥掺量、最低水泥掺量与淤泥初始水的质量分数的线性关系明显;与常规掺量固化土相比,低掺量固化土的强度增长明显较慢,压缩性降低较少;固结屈服应力随水泥掺量增加而增大,在较低掺量区,固结屈服应力与水泥掺量具有非线性关系;低掺量固化土屈服前、后的孔隙形态特征以及孔隙排列特征差异较大,当固结压力小于固结屈服应力时,孔隙未呈现出明显的定向性且排列较为混乱,当固结压力大于固结屈服应力时,随着荷载的增加,孔隙形状变得圆滑,复杂程度降低,孔隙排列逐渐趋向于有序.

宁波滩涂淤泥固化土的力学特性及强度预测模型

为研究淤泥固化土的力学特性及强度预测模型,文中针对宁波滩涂淤泥固化土,开展无侧限抗压强度试验与三轴固结不排水试验。研究表明随着围压增大,固化土的偏应力均相应增大,在不同围压下,均表现为应变软化。强度模型qu=a×(w/Cw)b可以更好地描述固化土强度增长,综合参数e0t/Cw也可用于强度模型,从而为高含水率淤泥固化处理工程提供指导。

温州323m超高层超长单桩与群桩基础实测沉降分析

根据单桩静载试验和基础沉降实测资料表明:超长单桩在设计工作荷载作用下的桩顶沉降量St主要为桩身混凝土压缩量Ss,且侧阻力很大,端阻力发挥很小。超长单桩上部黏性土中桩侧摩阻力充分发挥所需的桩土极限相对位移约17～20 mm。当桩土相对位移大于该极限位移后,桩上部土层发生桩土滑移呈现侧阻软化现象。群桩基础的沉降随着施工荷载水平的增加而增大。其规律为:施工层数很低时(5层以下),主裙楼一体沉降;随着主楼施工层数(8层后)增加,主楼沉降增大,同时由于主楼的"促沉"作用会使得裙楼沉降得以延续;随着主楼施工层数(30层后)继续增加,由于主楼核心筒相对裙楼沉降较大引起的对裙楼的"牵拉作用"会使裙楼出现轻微上翘的现象,但由于总体沉降量较小,所以裙楼、主楼、主楼核心筒的角点和边点沉降值相差不大。群桩效应沉降比Rs随着荷载水平(施工层数)的增大而先增大后减小。

工(矿)业污染场地钻探取样技术要求及选用方法探讨

钻探取样是污染场地勘察与评估的重要环节。基于欧美发达国家的污染场地勘察工程实践经验及相关技术文献,本文阐明了污染场地钻探取样的质量要求(即保持物理和化学原状性)取决于土样所需的测试项目和所含污染物的化学稳定性,梳理了适用于污染场地各种钻进技术的优缺点及适用的土类,以及各种取样技术特点及配套的取样器。在此基础上,针对不同类型污染场地提出了钻进取样技术选用方法,用于指导工(矿)业污染场地的勘察工程实践。

GDS空心圆柱仪动力试验能力探讨

为更好地模拟多向应力和主应力轴旋转等复杂应力路径,与英国GDS公司合作研发了能施加轴向和扭矩动载的空心圆柱仪。文中介绍了该仪器的工作原理和性能,分析对比了其与传统单向动三轴仪试验结果,并探讨该空心圆柱仪所完成的5组典型动力荷载及一组不规则随机波动力试验能力。动力加荷时,通过调整设定刚度参数,实测波形与设定波形误差较小。该仪器能很好地模拟地震、波浪和交通荷载引起的应力,为研究复杂应力状态下土体动力本构关系提供了很好的工具。

定流量下承压层环向非完整井流理论及应用

考虑井壁沿环向一部分不透水,建立定流量下承压层环向非完整井模型,应用Laplace变换和Fourier变换得到井流问题的半解析解,并获得特殊情况下的近似解.基于所得半解析解,分析环向非完整区对流场状况的影响以及影响程度沿径向的分布和随时间的变化.计算结果表明,环向的非完整性使流场产生明显的空间分布差异,会导致定流量井流实验时应用完整井理论估算得到的含水层参数产生偏差.针对这一问题,提出减小误差的方法.环向非完整井的流场特性可用于基坑降水,以增加基坑内的降水深度而减小基坑外的降水深度,通过算例对降水效果进行验证.

高临界循环荷载水平下钻孔桩的抗拔性状分析

为了研究抗拔桩在循环加载过程中桩身的性状,选取杭州萧山某工地两根抗拔桩作为试桩进行循环加载试验。在抗拔桩桩身埋设钢筋应力计,测量循环加载过程中桩身应力的变化情况;在桩身预埋钢管,测量桩顶及桩端上拔量。通过对桩身应力及桩顶、桩端上拔量的分析,研究循环加载对抗拔桩承载力及上拔量的影响。综合分析抗拔桩承受循环荷载时的桩顶、桩端上拔量、桩身轴力以及桩侧摩阻力分布可知,当抗拔桩承受循环荷载时,且临界循环荷载水平较大(接近或者达到1),抗拔桩经过2～3次循环加载后就发生破坏,其研究结果可供其他类似工程参考。

衰变热源作用下饱和多孔介质热固结问题的扩展精细积分法

热源作用下饱和多孔介质热固结效应是土木及能源工程领域的一个重要课题.由于问题的复杂性,已有的研究大多将介质假定为均匀各向同性,且将热源假定为恒定强度.实际工程中,天然饱和多孔介质常表现出明显的分层特性,热源强度也存在衰变性,为此本工作采用扩展精细积分法对衰变热源作用下层状饱和多孔介质的热固结问题进行研究.借助于积分变换,将饱和多孔介质热固结问题的偏微分方程转化为变换域内的常微分方程;然后对饱和多孔介质微层元进行合并消元,并结合边界条件,推导出衰变热源作用下层状饱和多孔介质热固结问题在积分变换域内的扩展精细积分解;对所得解答进行相应的数值积分逆变换,可获得所求温度、超静孔压及竖向位移在物理域内的解答.基于上述求解过程,编制相应的计算程序进行数值计算,通过与已有文献对比,验证本文扩展精细积分法在求解层状饱和多孔介质热固结问题中的适应性和正确性;最后通过几组算例,分析热源衰变周期、热源埋深及介质的成层性对热固结效应的影响.结果表明:热源衰变周期对温度和超静孔压的峰值、以及达到峰值的时间均有明显影响,衰变周期越长,二者峰值均越大,且达到峰值所需时间越长;热源埋深对超静孔压及竖向位移变化影响显著,深埋热源作用时热源两侧竖向位移呈对称分布,而浅埋热源两侧则无此现象;饱和多孔介质的分层特性对热固结效应影响明显.

道面单向约束作用对飞机振动响应的影响

基于B737-800机型,建立道面单向约束的飞机六自由度模型,分别进行单个和随机不平整激励道面上飞机滑跑仿真计算.结果表明:单个不平整激励输入下,机体振动响应与道面变形模式相关,不再随道面变形波长、幅值及飞机滑跑速度单调变化,与不考虑道面单向约束作用时有显著差异,且不同滑跑速度的敏感波段不相同.在随机不平整激励输入下,机轮脱离道面时间随道面平整度劣化而增加.当跑道国际平整指数为3 m/km时,飞机以超过70 m/s的速度滑跑,机轮可能脱离道面的滑跑距离占比超过1/4.飞机振动响应主频变低、高频振动大幅衰减,振动能量向更低频集中.在评价机场跑道平整度的2个指标中,机体质心竖向最大加速度相较于不考虑单向约束作用时有所增大,竖向加速度均方根因机轮脱离道面削弱负向加速度响应有所减小.