盐渍土工程性质的改良研究进展

盐渍土中的盐分在外界环境的作用下会发生反复的结晶和溶解使土体性质不断劣化,这一过程对盐渍土地区的基础设施产生了严重的危害,因此,对盐渍土进行合理有效的改良已经成为工程建设中急需解决的问题。通过回顾国内外相关文献,本文概述了盐渍土经过化学方式、物理方式、生物方式改良后工程性质的变化以及产生的再生问题,并对部分再生问题提出了合理的解决方法,其中化学改良方式为本次综述的重点。研究表明,三种改良方式均可有效改善盐渍土的工程性质但侧重点有所不同,并且每种改良方式都存在一些缺陷,下一步还需加强对这些缺陷的解决方式的研究。除此之外,在改良盐渍土的耐久性和动力学性质、微观结构的分析、土体改良工艺的优化和特殊盐渍土的治理等方面还需更进一步的研究和探索。

基于持时-条件谱双准则选取地震动的RC框架结构地震损伤分析

采用持时-条件谱双准则选择地震动记录,以损伤指数为性能指标对结构进行地震损伤分析。首先,根据选择的性能目标,确定不同水准地震加速度反应谱S_(a)(T_(1),5%),通过概率地震危险解聚分析确定不同水准S_(a)(T_(1),5%)对应的设计震级和设计震中距,结合地震动重要持时预测模型,通过调节持时预测模型标准差系数的范围,构建满足重要持时要求的待选地震动记录库。其次,建立地震动条件谱,从待选地震动记录库中选择地震动,并验证持时-条件谱双准则选择地震动记录方法的有效性。最后,以选择地震动为输入对一钢筋混凝土框架结构进行增量动力分析,结合考虑构件重要性系数的变形-滞回耗能双参数损伤模型,以损伤指数为性能指标分析结构的地震损伤。研究表明,与仅利用条件谱作为目标谱选择地震动相比,基于持时-条件谱双准则的地震动选取方法对结构变形和滞回耗能响应的离散性均可控且效果良好;对结构进行地震损伤分析发现,滞回耗能引起损伤的占比随S_(a)(T_(1),5%)的增大明显增大,同时滞回耗能可使结构的损伤模式发生改变,在地震损伤分析中不可忽略。

模块化建筑阵列多调谐质量阻尼系统的实现与减震研究

基于建筑模块化和悬挂楼板减震的原理提出了悬挂楼板模块体系(modularized suspended floors system,MSFS)。利用楼板作为质量块,组成分布阵列式多调谐质量阻尼器(distributed array multiple tuned mass dampers,d-array-MTMDs)系统。通过输入32条远场和近场地震动记录进行时程分析,对平均调谐频率比η、调谐频带宽度系数β、调谐阻尼比ζ_(T)、TMD数量n以及主结构层数N,共5个参数展开研究。结果表明:d-array-MTMDs的减震效果优于普通MTMDs系统;ζ_(T)对系统减震性能影响较小,当η为0.7~1.0、β为2.0时,系统具有更好的减震效果;当n大于某阈值时,系统的减震效果趋于稳定,阈值与η线性正相关,与ζ_(T)非线性负相关。随着模块建筑层数的增加,系统也能维持较好的减震效果。

配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料梁柱边节点抗震性能试验研究

改善工程材料韧性和耐久性,提高框架梁柱节点抵抗变形和破坏的能力,是提高框架结构抗震韧性的有效途径之一。采用PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料代替普通混凝土应用到梁柱边节点,考虑轴压比和加密区体积配箍率的影响,设计6个配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料、1个配筋单掺PVA纤维增强水泥基复合材料和1个钢筋混凝土梁柱边节点试件进行拟静力试验,分析其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、钢筋应变和梁端塑性铰区转角,探讨混杂纤维的加入对梁柱边节点抗震性能的影响。结果表明:与钢筋混凝土节点和单掺PVA纤维增强水泥基复合材料节点相比,PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料节点的承载力高、变形能力大、延性好、耗能能力强,抗震性能显著提升。当试验轴压比从0.12增加到0.24,梁端塑性铰区产生一定的外移,塑性性能发挥更充分,同时试件的变形能力、延性、耗能能力增加。在加密区体积配箍率减小的情况下,试件仍表现出良好的抗震性能。

基于桩-土界面剪切特性的单桩沉降和承载问题研究

近年来,西北地区出现了许多高填方场地,为减小建筑物基础的不均匀沉降,基础类型广泛使用桩基础。与一般场地不同,黄土填方场地中的单桩桩周土受力后仍会产生较大的变形,该类场地单桩沉降机制复杂。桩顶总沉降计算是桩基设计的重要依据,为此,建立了高填方黄土场地单桩桩顶总沉降计算模型。基于传统的荷载传递法和剪切位移法,分别考虑桩-土界面的桩-土相互作用和桩-土界面外剪切带土体的剪切变形。依据桩端边界,将单桩类型分为摩擦桩和端承摩擦桩,分别建立桩周土弹性阶段和塑性阶段的桩身位移控制微分方程,结合边界条件进行求解,得到桩身位移、轴力、侧摩阻力,并通过弹塑性理论求解了桩周土剪切带土体剪切变形,进而通过叠加原理求得桩顶总沉降。用桩长与桩周土塑性发展深度的比值,定义了桩基承载力安全系数K。通过算例分析与现场试验数据对比分析,研究结果表明:使用新的模型计算得到的桩顶总沉降与现场试验结果相近;当桩顶荷载较小、桩周土处于弹性阶段时,桩端边界对桩身轴力、位移和侧摩阻力影响很小,但桩周土进入塑性滑移阶段后,桩端边界的影响开始变大,考虑桩端土的承载能力会极大提高单桩极限承载力;建立了将荷载传递法和剪切位移法综合起来的计算模型,不仅可以考虑桩-土界面的相对滑移,还可以计算桩-土界面外土体剪切带的剪切变形,使得桩顶总沉降计算更加精确,可为类似场地中单桩沉降的分析与控制提供一定的参考。

氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋的锈蚀劣化模型研究

为了推进钢筋氯氧镁水泥混凝土(magnesium oxychloride cement reinforced concrete,MOCRC)在西部地区的深度应用,设计模拟西部地区盐渍土环境、气候环境的室内加速破坏试验,研究涂层在多因素破坏试验环境下对钢筋的保护效果。利用电化学工作站测试试件的极化曲线和腐蚀电流密度,选用腐蚀电流密度作为Wiener随机退化过程的退化指标,建立随机退化过程的可靠度函数预测模型。结果表明:涂层在多因素试验环境下对钢筋的保护效果弱于纯浸泡试验环境下对钢筋的保护效果;通过可靠度函数寿命预测模型能够确定,MOCRC在不同浓度2%、4%、6%、8%氯化钠盐溶液室内多因素加速破坏试验环境下达到中等腐蚀破坏的时间分别为4000、3500、1400、400d。

框架锚杆支护结构动力模型建立及响应分析

为分析地震作用下框架锚杆支护结构的动力响应,以某中跨立柱单元为对象,考虑边坡加速度放大效应对支护结构上动土压力的影响,将立柱简化为抗弯刚度均匀的竖向杆件,依据锚杆工作机理将自由段简化为线弹簧,考虑土体阻尼影响将锚固段简化为线弹簧与牛顿粘壶,支护结构坡脚处简化为固端约束,进而建立支护结构动力响应简化模型.运用力法与图乘法对支护结构动力响应进行求解,建立支护结构动弯矩和动位移与坡高之间的关系.模型计算方法与Geo-Studio有限元软件结果对比,验证模型的合理性与可行性,为此类工程设计与地震作用下支护结构动力研究提供相应的参考.

降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡稳定性与变形分析

降雨引起的滑坡问题一直是工程界所面临的难题,也是工程界研究的热点问题。国内外学者针对降雨引起的滑坡问题展开了多方面的研究,框架预应力锚杆作为一种新型支挡结构,对降雨引起的滑坡问题有很好的治理效果。因此本文在前人研究基础上,针对降雨入渗引起的边坡基质吸力、位移、稳定性问题进行了研究。结合实际工程,通过数值模拟软件PLAXIS3D建立三维有限元模型,首先对降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡的基质吸力、位移和稳定性进行分析,然后分别考虑降雨时间、降雨强度和地下水位对边坡加固前后基质吸力、边坡位移和稳定性的影响情况。结果表明:(1)基质吸力在降雨前随坡高呈线性增加,降雨后基质吸力迅速降低,边坡最大位移值发生在边坡坡脚附近区域;(2)边坡基质吸力随降雨时间增大而减小,边坡表面基质吸力下降得更快;(3)降雨强度越大,基质吸力下降得越快,边坡位移也随之增大,边坡安全系数降低;(4)地下水位越高,边坡基质吸力下降得越快,边坡位移增加越快,边坡安全系数越小。

基于PSO‑BPNN模型的氯氧镁水泥混凝土耐水性预测

为快速准确地获得具有优异耐水性氯氧镁水泥混凝土(MOCC)的配合比,设计了拓扑结构为4‑10‑2的粒子群优化(PSO)算法-反向传播(BP)神经网络(PSO‑BPNN)模型.该模型的输入层参数为n(MgO)/n(MgCl_(2))、粉煤灰掺量、磷酸掺量和磷肥掺量,输出层参数为MOCC的抗压强度和软化系数;模型数据集为144组,其中训练集数据为100组,验证集数据为22组,测试集数据为22组.结果表明:PSO‑BPNN模型在MOCC抗压强度预测中的评价参数——决定系数R^(2)=0.99、平均绝对误差S_(MAE)=0.52、平均绝对误差百分比S_(MAPE)=1.11、均方根误差S_(RMSE)=0.73;其在软化系数预测中的评价参数——R^(2)=0.99、S_(MAE)=0.44、S_(MAPE)=1.29、S_(RMSE)=0.62;与BP神经网络(BPNN)模型相比,PSO‑BPNN模型具有更强的双参数预测能力,可用于MOCC配合比的正向设计和反向指导.

不同水岩作用下板岩物理力学性质劣化实验研究

甘肃舟曲、武都地区是我国滑坡、泥石流等地质灾害发育最为密集、活动最为频繁的区域之一,该区广为出露的志留纪板岩的水岩劣化进程是滑坡、泥石流高度发育的主要原因之一。研究通过对经历不同次数饱水循环、干湿循环养护后板岩的宏观形态的观测,质量变化、弹性波速和单轴抗压强度的测试,对板岩在两种不同水岩作用方式下裂纹扩展过程、质量、波速和强度等相关指标的变化进行了对比研究,揭示了水岩作用方式下板岩的劣化规律,并初步探讨了板岩在不同水岩作用方式下的劣化机理,为滑坡、泥石流灾害的区划评价和防治提供有益的参考。

某工程深基坑事故分析与二次加固设计

以某工程土钉墙+悬臂式排桩支护的深基坑事故为例,介绍了该工程深基坑支护结构的原设计和第一次加固设计的方案。从设计、施工、管理等方面详细分析了本工程事故发生的原因,提出了本工程二次加固设计方案。同时对基坑工程二次加固设计的方法和要点进行了探讨,得出了一些有益结论,可为类似工程提供参考。

兰州市某深基坑工程位移监测及变形特性分析

以中国移动甘肃公司一深基坑工程为实例,沿基坑开挖上口线周围共布设20个监测点,在基坑开挖施工过程中,分别对20个监测点的水平位移和竖向位移进行了实时监测。根据监测结果,分别对土钉加预应力锚杆的复合土钉墙、土钉墙和排桩加预应力锚杆三种支护结构的变形特性进行了分析。监测及分析结果表明,该深基坑工程支护设计方案合理,效果良好,满足了设计和环境的要求,本工程取得的经验对兰州地区类似基坑工程具有指导意义。监测结果同时还表明,土钉加预应力锚杆的复合土钉墙、土钉墙及排桩加预应力锚杆三种基坑支护形式在兰州地区的适用性。

弹性模量对框架预应力锚杆支护边坡坡面变形影响分析

基于强度折减法,通过实际工程案例对三种弹塑性模型下边坡失稳过程进行数值分析,探究边坡坡面变形规律,研究不同弹塑性模型下土体粘聚力和内摩擦角对边坡坡面变形的影响.结果表明:对边坡坡面变形影响最大的为变模量弹塑性模型,最小的是理想弹塑性模型;采用变模量和弹性模量线性增加弹塑性模型计算的变形更加趋近实际的变形.通过变形突变点对应的折减系数得到安全系数,为变形和边坡安全系数建立关系提供思路、为边坡监测预警系统的建立提供借鉴,对未来边坡工程信息化的进展有着重要意义.

匹配不同目标谱对RC框架结构易损性和抗倒塌能力的影响

选取合适的目标谱进行地震动记录的选择与调整是结构易损性分析的基础。首先,基于条件均值谱不同的参数设定,选取3组地震动记录;其次,运用谱匹配方法分别对设计谱和条件均值谱进行匹配。输入匹配前后共9组地震动记录对5层钢筋混凝土框架结构进行多重地震动强度水平的增量动力分析,提取工程需求参数如最大层间位移角和最大残余层间位移角,进而分析谱匹配效果的偏差指标以及不同损伤状态下的易损性分析和结构抗倒塌安全储备系数(CMR)。分析结果表明:谱匹配方法可以有效减小结构易损性的离散性;地震动记录的选择与谱匹配的目标谱相同时,各损伤状态下50%超越概率对应的S_(a)(T_(1),5%)值和CMR都未发生明显偏差;而当地震动记录的选择与谱匹配的目标谱不同时,各损伤状态下50%超越概率对应的S_(a)(T 1,5%)值和CMR作为两个指标可能会得到不同的偏差结果。

干旱、半干旱地区干湿与盐渍复合过程遗址土强度响应实验研究

以20处土遗址的物理性质参数测试、易溶盐监测和气候环境研究的相关数据为基本依据,分别掺入不同含量Na2SO4和NaCl,并对经历干湿循环的遗址土重塑样进行强度实验,最后结合实验结果和定性分析对复合过程土遗址强度响应的规律与机理进行讨论。研究结果表明:遗址土的抗压、抗拉和抗剪强度对该复合过程产生明显的衰减性响应行为,试样的各种强度参数与掺入盐分的含量之间存在良好的相关关系,而且其回归方程服从指数法则。

西宁地区几个基坑工程问题分析与处理

为了解决用地紧张和道路交通拥挤问题,西北地区很多城市开始大规模修建高层建筑和地铁,需要开挖大量深基坑。传统支护结构的应用受到限制,而桩锚支护由于具有主动改善基坑土体的受力状态、限制基坑侧壁水平位移的优点,在西北黄土地区深基坑支护中得到广泛应用。本文借助西宁地区几个采用土钉墙、复合土钉墙、预应力锚杆、支护桩等结构型式进行支护,发生变形垮塌的典型基坑工程案例,详细分析了其设计和施工中存在的问题,给出了相应的解决方案。同时,总结了当前类似基坑工程的设计、施工和管理等方面的不足,指出了今后应重点研究:建立基于位移控制的非饱和黄土地区支挡结构土压力计算模型,完善土压力计算方法;加强深大基坑支护结构的现场测试研究,建立考虑预应力锚杆、支护桩和土体之间协同工作的动态稳定性分析模型。最后指出了常用支护结构施工中的关键质量控制点。

不同干湿作用下斜坡表层千枚岩劣化实验研究

甘肃白龙江流域、四川嘉陵江流域和云南小江流域等地区干湿气候特征复杂,泥石流沟道中边坡表层千枚岩易受干湿作用影响,发生崩塌脱落,为该类区域泥石流提供了丰富的物源物质。通过对研究区气候条件进行调查,选取极干-极湿、常规干湿、日常干湿等3种对岩石破坏极为有利的干湿条件,以泥石流沟壁表层千枚岩为研究对象,对其进行上述3种干湿条件养护,对循环后岩样的宏观形态、质量、纵波波速进行测试,并结合单轴无侧限抗压实验以及与新生成分的矿物分析,阐述了千枚岩分别在不同干湿作用下的劣化响应行为与机理,揭示了斜坡表层千枚岩对极干-极湿条件的劣化响应行为优于其他干湿作用的规律,为该地区泥石流灾害的区划评价和防治提供有益的参考。

拉压段长度变化对复合锚杆锚固性能影响研究

抗浮是深基坑施工所面临的重要工程问题之一,目前多使用抗浮锚杆平衡地下水对构筑物产生的浮力。但拉力锚杆具有局部应力集中、临界锚固深度浅等问题。因此研究设计了一种新型拉压分散型复合锚杆。通过现场试验,分析复合锚杆拉压段长度变化与锚杆锚固性能相关关系,并与拉力锚杆进行对比。结果表明:复合锚杆可以有效防止锚杆第一界面发生剪切破坏;随着承拉段与承压段长度比值降低(比值分别为5、2、1),锚杆极限承载力逐渐提高,分别为传统拉力型锚杆的1.17倍、1.22倍和1.44倍,且荷载位移曲线陡降性逐渐消失,结构延性更好;一定范围内增加承压段长度,可以更有效地调用锚固段下部土层强度,锚杆临界锚固深度下移,侧摩阻力发挥程度更高。

一种新型框架预应力锚托板加固技术在高填方边坡工程中的应用及数值与监测分析

提出一种框架预应力锚托板加固技术,这种技术不仅施工方便快速,还可以有效提高高填方边坡的稳定性,并对边坡的位移和变形起到很好的控制作用。为了能够更好地了解框架预应力锚托板的加固效果,基于GeoStudio,结合实际监测数据,对比分析了有无锚托板时高填方边坡的坡肩位移、深层水平位移及稳定性,并对锚托板的锚固段轴力变化及边坡土压力分布规律进行了分析。

基于结构等效周期选择和谱匹配地震动记录对RC框架结构地震易损性分析的影响

选择合适的地震动记录和地震动强度指标是结构地震易损性分析的基础。首先,分别以加速度反应谱S_(a)(T_(1))值和S_(a)(T_(eq))值为强度指标选取两组地震动记录各20条,并运用谱匹配方法对其进行基于目标设计谱的匹配;其次,输入匹配前后4组地震动记录分别对一个5层和一个11层钢筋混凝土(RC)框架结构模型进行增量动力分析,进而分析谱匹配方法以及不同强度指标对最大层间位移角、结构地震易损性、最大残余层间位移角和抗倒塌储备系数的影响。分析结果表明:输入谱匹配后的两组地震动记录,结构地震易损性结果的离散性明显降低且各损伤状态下50%超越概率对应的谱加速度S_(a)(T_(1),5%)和S_(a)(T_(eq),5%)未发生明显偏差;随着结构损伤程度的增大,以S_(a)(T_(eq))为强度指标可以更有效地减小易损性分析结果的离散性;以抗倒塌储备系数为参考指标,S_(a)(T_(1),5%)作为强度指标进行地震动记录的选取有可能高估结构抗倒塌能力,应考虑以S_(a)(T_(eq),5%)为强度指标更优。